EP3931230A1 - Isocyanate-terminated prepolymers for the production of integral polyurethane foams - Google Patents

Isocyanate-terminated prepolymers for the production of integral polyurethane foams

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EP3931230A1
EP3931230A1 EP19708820.6A EP19708820A EP3931230A1 EP 3931230 A1 EP3931230 A1 EP 3931230A1 EP 19708820 A EP19708820 A EP 19708820A EP 3931230 A1 EP3931230 A1 EP 3931230A1
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EP
European Patent Office
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component
acid
weight
koh
prepolymer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19708820.6A
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German (de)
French (fr)
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Jakob MARBACH
Rolf Albach
Sascha Froebel
Marc SCHUMACHER
Markus MEURESCH
Hans-Detlef Arntz
Annika HILL
Stephan KRETSCHMANN
Ludger SCHLAG
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Covestro Intellectual Property GmbH and Co KG
Original Assignee
Covestro Intellectual Property GmbH and Co KG
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Publication date
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    • C08J2375/08Polyurethanes from polyethers

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a prepolymer for producing a polyurethane integral foam, the composition for producing the prepolymer containing an acid, as well as the prepolymer obtained by the method and a polyurethane integral foam based on the prepolymer.
  • integral foam a material made from integral polyurethane foam
  • plastic parts made from integral polyurethane foam have a cellular core and a largely cell-free edge zone. Since the skin that forms during the manufacturing process consists of the same material as the cell core, i.e. it is an integral part of the molded part, this type of polyurethane foam is known as integral foam.
  • Polyurethane integral foam has been widely used as a material for shoe soles, among other things. This is mostly flexible integral foam with a bulk density in the range from 0.3 to 0.6 g / cm 3 . Flexible integral foam is also used in the automotive industry.
  • Polyurethane integral foam is usually produced by mixing an isocyanate component and a polyol component and, if necessary, auxiliaries and additives with one another and then pouring them into a mold, where they react to form a foam.
  • Such processes are known as reaction injection molding or RIM processes.
  • the components used have a high reactivity, so that they have to be metered and mixed into a reaction mixture in a short time. Furthermore, it must be ensured that a mold can be filled quickly with the reaction mixture. In order to achieve good mixing of the components and to ensure quick filling into the molds, the components must have a low viscosity of ⁇ 1500 mPa * s at 25 ° C.
  • the components may be stored for some time before they are further processed, their properties should not change when they are stored.
  • the use of isocyanate-terminated prepolymers as the isocyanate component has proven to be advantageous in order to meet the requirements for the production process and the integral polyurethane foam obtained.
  • Isocyanate-terminated prepolymers are generally obtained by first preparing a polyether or polyester-polyol by reacting the corresponding monomers with a catalyst, which is then reacted with a poly- or diisocyanate. It has been observed that the viscosity of the prepolymers increases during storage and so does the content of free isocyanate groups required for the subsequent reaction to form the polyurethane sinks. This can probably be attributed to the fact that the terminal isocyanate groups of the prepolymers react with one another and trimerization and / or oligomerization of the isocyanates occurs. This adversely affects both the reactivity of the prepolymer and its processability in the production process of the polyurethane. This effect occurs in particular when using polyols which have been produced by means of double metal cyanide catalysts (DMC catalysts).
  • DMC catalysts double metal cyanide catalysts
  • CN 101353413 discloses a prepolymer with terminal isocyanate groups based on MDI for the production of high-resilience polyurethane foam.
  • the prepolymer is obtained by reacting a polyether polyol with isocyanate and an acid as a polymerization inhibitor.
  • the prepolymer is intended to overcome problems that arise from the use of unmodified MDI in the production of high-resilience polyurethane foam.
  • the publication does not deal with the properties of the prepolymer, but refers exclusively to the properties of the high resilience polyurethane foam obtained.
  • WO 2014/095679 discloses NCO-modified polyoxymethylene block copolymers and their use as prepolymers for producing flexible polyurethane foams and thermoplastic polyurethanes.
  • the publication discloses that the viscosity of the prepolymer can be controlled in a targeted manner via the length of the polyoxymethylene blocks in relation to the additional oligomers.
  • the document does not deal with the storage stability of the prepolymer.
  • EP 1 589 071 A1 discloses a polyether polyol for the production of isocyanate-terminated prepolymers for elastomers, sealants based on polyurethane.
  • the polyol is produced by ring-opening polymerization of alkylene oxide in the presence of a DMC catalyst and a phosphoric acid and / or a phosphoric acid ester and is then reacted with an isocyanate.
  • the prepolymer obtained is said to have an improved shelf life.
  • isocyanate-terminated prepolymers are disclosed which have a viscosity at 25 ° C. of 29700 to 31200 mPa * s.
  • prepolymers with such a high viscosity cannot be used in production processes for integral polyurethane foams because they cannot be filled into a mold quickly enough.
  • the object of the present invention is to provide an isocyanate-terminated prepolymer which has a low dynamic viscosity of ⁇ 1500 mPa * s at 25 ° C. and which has an improved storage life. This applies in particular to changes in the dynamic viscosity and the NCO content of the prepolymer that occur during storage.
  • an isocyanate-terminated prepolymer with the aforementioned properties is to be made available, in the production of which a polyol component is used which was produced in the presence of a DMC catalyst and which still contains the DMC catalyst in an amount of 10 to 5000 ppm .
  • the prepolymer should be suitable for use in the production of shoe soles.
  • Component A containing or consisting of
  • component Al optionally a polymer different from component Al with an average number of at least 1.7 Zerewitinoff-active hydrogen atoms and a hydroxyl number according to DIN 53240-2 (November 2007) of 40 mg KOH / g to 80 mg KOH / g as component A2,
  • component A3 optionally one of the components Al and A2 different compound with at least two Zerewitinoff-active hydrogen atoms and a molecular weight of 50 to 500 g / mol as component A3,
  • Component B containing or consisting of di- and / or polyisocyanates with an NCO content according to EN ISO 11909 (2007) of 15 to 45% by weight based on component B,
  • a protic acid as component C, and optionally a component D containing auxiliaries,
  • An improved storage stability is understood to mean that the dynamic viscosity of the prepolymer changes after storage for six months at 25 ° C. under a protective gas atmosphere not increased by more than 55%. These storage conditions can be simulated by storing a sample at 80 ° C for a period of 3 days under a nitrogen atmosphere.
  • the NCO content of the prepolymer should not decrease by more than 10% during storage under the conditions mentioned above, so that the reactivity of the prepolymer is sufficiently high for the production of a polyurethane integral foam even after storage.
  • the NCO value (also: NCO content, isocyanate content) is determined using EN ISO 11909: 2007. Unless otherwise stated, the values are at 25 ° C.
  • Component Al is a polyoxymethylene-polyoxyalkylene block copolymer with a hydroxyl number according to DIN 53240-2 (November 2007) of 20 mg KOH / g to 200 mg KOH / g, preferably from 30 mg KOH / g to 150 mg KOH / g, further preferably from 40 mg KOH / g to 100 mg KOH / g.
  • the composition for producing the prepolymer preferably contains 10.50% by weight to 30.50% by weight of component Al, based on the sum of all components in the composition.
  • Polyoxymethylene-polyoxyalkylene block copolymers for the purposes of the invention refer to polymeric compounds which contain at least one polyoxymethylene block and at least one additional polyoxyalkylene or polyoxyalkylene carbonate block and preferably do not exceed a four-digit molecular weight.
  • Component Al is preferably produced by the catalytic addition of alkylene oxides and optionally further comonomers onto at least one polymeric formaldehyde starter compound which has at least one terminal hydroxyl group in the presence of a double metal cyanide (DMC) catalyst, wherein
  • DMC double metal cyanide
  • the DMC catalyst is activated in the presence of the polymeric formaldehyde starter compound at an activation temperature (Tact) of 20 to 120 ° C, with a partial amount (based on the total amount of the Activation and polymerization, the amount of alkylene oxides used) is added by one or more alkylene oxides ("activation"),
  • Suitable polymeric formaldehyde starter compounds are in principle those oligomeric and polymeric forms of formaldehyde which have at least one terminal hydroxyl group for reaction with the alkylene oxides and any further comonomers.
  • the term “terminal hydroxyl group” is understood to mean, in particular, a terminal hemiacetal functionality which results as a structural feature via the polymerization of the formaldehyde.
  • the starter compounds can be oligomers and polymers of formaldehyde of the general formula HO (CH 2 O) nH, where n is an integer> 2 and where polymeric formaldehyde typically has n> 8 repeating units.
  • Preferred polymeric formaldehyde starter compounds generally have molecular weights from 62 to 30,000 g / mol, preferably from 62 to 12,000 g / mol, particularly preferably from 242 to 6000 g / mol and very particularly preferably from 242 to 3000 g / mol and include from 2 to 1000, preferably from 2 to 400, particularly preferably from 8 to 200 and very particularly preferably from 8 to 100 repeating oxymethylene units.
  • the starter compounds used typically have a functionality (F) of 1 to 3, but in certain cases they can also be more functional, that is to say have a functionality> 3.
  • Open-chain polymeric formaldehyde starter compounds with terminal hydroxyl groups which have a functionality of 1 to 10, preferably 1 to 5, particularly preferably 2 to 3, are preferably used.
  • Linear polymeric formaldehyde starter compounds which have a functionality of 2 are very particularly preferably used.
  • the functionality F corresponds to the number of OH end groups per molecule.
  • the preparation of the polymeric formaldehyde starter compounds which are used for the process for the preparation of component Al can be carried out according to known processes (cf., for example, M. Haubs et. Al., 2012, Polyoxymethylenes, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry; G. Reus et. al., 2012, Formaldehyde, ibid).
  • the formaldehyde starter compounds can in principle also be used in the form of a copolymer, 1,4-dioxane or 1,3-dioxolane, for example, being copolymerized as comonomers in addition to formaldehyde.
  • suitable formaldehyde copolymers are copolymers of formaldehyde and of trioxane with cyclic and / or linear formals, such as, for example, butanediol formal, or epoxides. It is also conceivable that higher homologous aldehydes, such as, for example, acetaldehyde, propionaldehyde, etc., are incorporated into the formaldehyde polymer as comonomers.
  • formaldehyde starter compounds are in turn prepared starting from H-functional starter compounds; in particular, by using polyvalent starter compounds, polymeric formaldehyde starter compounds with a Hydroxy end group functionality F> 2 obtained (cf., for example, WO 1981001712 A1, Bull. Chem. Soc. J "1994, 67, 2560-2566, US 3436375, JP 03263454, JP 2928823).
  • H-functional starter substances which can be used are compounds with H atoms active for the alkoxylation, which have a molar mass of 18 to 4500 g / mol, preferably 62 to 2500 g / mol and particularly preferably 62 to 1000 have g / mol.
  • Groups with active H atoms which are active for the alkoxylation are, for example, -OH, -NH2 (primary amines), -NH- (secondary amines), -SH and -C02H, preferred are -OH and -NH2, and -OH is particularly preferred.
  • one or more compounds are selected from the group consisting of monohydric or polyhydric alcohols, polyhydric amines, polyhydric thiols, amino alcohols, thioalcohols, hydroxyesters, polyether polyols, polyester polyols, polyester ether polyols, polyether carbonate polyols, polycarbonate polyols, polycarbonates, polyethylene imines, polyether amines , Polytetrahydrofurans (e.g.
  • PolyTHF® from BASF polytetrahydrofuranamines, polyether thiols, polyacrylate polyols, castor oil, the mono- or diglyceride of ricinoleic acid, monoglycerides of fatty acids, chemically modified mono-, di- and / or triglycerides of fatty acids, and C1- C24 alkyl fatty acid esters containing on average at least 2 OH groups per molecule are used.
  • polymeric formaldehyde or so-called paraformaldehyde which is commercially available and inexpensive, is used directly as the starter compound.
  • polyoxymethylene blocks with a defined molecular weight and functionality can be introduced into the product via the molecular weight and the end group functionality of the polymeric formaldehyde starter compound.
  • the catches of the polyoxymethylene block can be controlled simply via the molecular weight of the formaldehyde starter compound used.
  • mixtures of polymeric formaldehyde compounds of the formula HO- (CH 2 O) nH, each with different values for n can also be used as starter compounds.
  • the mixtures of polymeric formaldehyde starter compounds of the formula HO- (CH 2 O) nH used contain at least 1% by weight, preferably at least 5% by weight and particularly preferably at least 10% by weight, of polymeric formaldehyde compounds with n> 20.
  • polyoxymethylene block copolymers which have an A-B-A block structure comprising an inner polyoxymethylene block (B) and outer oligomeric blocks (A) can be obtained via the process for producing component Al. It is also possible to use formaldehyde starter compounds with a hydroxyl end group functionality F> 2, which consequently results in homologous block structures B (-A) y with a number y> 2 of outer oligomeric blocks (A), which are correspondingly derived from the functionality of the formaldehyde starter compound used can be shown.
  • Component Al preferably consists of a polyoxymethylene-polypropylene oxide block copolymer or a polyoxymethylene-polyoxyalkylene carbonate block copolymer, the block copolymer preferably having two terminal polyoxyalkylene blocks.
  • the outer oligomeric blocks (A) are preferably polyoxyalkylene or polyoxyalkylene carbonate blocks, polyoxyalkylene or polyoxyalkylene carbonate blocks in the context of the invention also being understood as meaning those blocks in which (small) proportions of further comonomers, generally less than 50 mol -%, preferably less than 25 mol%, based on the total amount of all repeat units present in the oligomeric block, are polymerized.
  • a polyoxyalkylene carbonate block within the meaning of the invention denotes a polymeric structural unit 0 [(C 2 R 1 R 2 R 3 R 4 0) x (C0 2 ) (C 2 R 1 R 2 R 3 R 4 0) y ] z -, where x> 1, y> 0 and z> 1, where R 1 , R 2 , R 3 and R 4 independently of one another are hydrogen, an optionally additional heteroatom such as nitrogen, oxygen, silicon, sulfur or phosphorus-containing alkyl or aryl radical and can differ in different repetition units.
  • alkyl generally includes, in the context of the entire invention, substituents from the group n-alkyl such as methyl, ethyl or propyl, branched alkyl and / or cycloalkyl.
  • aryl generally encompasses substituents from the group consisting of mononuclear carbo or heteroaryl substituents such as phenyl and / or polynuclear carbo or heteroaryl substituents, optionally with further alkyl groups and / or heteroatoms such as nitrogen, oxygen, silicon, sulfur or Phosphorus can be substituted.
  • radicals R 1 , R 2 , R 3 and R 4 can be linked to one another within a repeating unit in such a way that they form cyclic structures, such as, for example, a cycloalkyl radical that is incorporated into the polymer chain via two adjacent carbon atoms.
  • the DMC catalyst is preferably activated in the presence of the polymeric formaldehyde starter compound.
  • the starter compound and the DMC catalyst can optionally be suspended in a suspension medium. It is also possible to use a further liquid starter compound (“costarter”) in the mixture, the DMC catalyst and the polymeric formaldehyde starter compound being suspended in this.
  • the DMC catalyst is activated at an activation temperature Tact in the range from 20 to 120.degree. C., preferably from 30 to 120.degree. C., particularly preferably from 40 to 100.degree. C. and very particularly preferably from 60 to 100.degree.
  • Activation of the DMC catalyst is to be understood as a step in which a partial amount of alkylene oxide is added to the DMC catalyst suspension at the specific activation temperature and the addition of the alkylene oxide is then interrupted, with the development of heat due to a subsequent exothermic chemical reaction, which can lead to a temperature spike (“hotspot”) and a pressure drop in the reactor is observed due to the conversion of alkylene oxide.
  • hotspot temperature spike
  • DMC catalysts suitable for the process for producing component Al for use in the homopolymerization of alkylene oxides are known in principle from the prior art (see, for example, US Pat. No. 3,404,109, US Pat. No. 3,829,505, US Pat. No. 3,941 849 and US-A 5 158 922). DMC catalysts, which are described, for example, in US Pat. No.
  • EP-A 700 949 has a very high activity in the polymerization of alkylene oxides and possibly the copolymerization of alkylene oxides with suitable comonomers and enable the production of polyoxymethylene copolymers with very low catalyst concentrations, so that separation of the catalyst from the finished product is generally no longer necessary.
  • a typical example are the highly active DMC catalysts described in EP-A 700 949, which in addition to a double metal cyanide compound (for example zinc hexacyanocobaltate (III)) and a organic complex ligands (e.g.
  • tert-butanol also contain a polyether with a number average molecular weight greater than 500 g / mol.
  • a particularly preferred DMC catalyst is one according to Example 6 of WO 01/80994 A1.
  • a DMC catalyst containing zinc hexacyanocobaltate, tert-butanol and polypropylene glycol with a number-average molecular weight of approx. 1000 g / mol is preferably used for the synthesis of component Al.
  • the concentration of DMC catalyst used is typically 10 to 10000 ppm, particularly preferably 20 to 5000 ppm and most preferably 50 to 2000 ppm, based on the mass of the polyoxymethylene block copolymer to be produced.
  • the DMC catalyst can be left in the product or (partially) separated off.
  • the (partial) separation of the DMC catalyst can take place, for example, by treatment with adsorbents and / or filtration.
  • component Al and optionally also further components of component A contain a residual content of DMC catalyst (s), so that component A has a total content of DMC catalyst (s) of 10 to 5,000 ppm, preferably from 10 to 3,000 ppm, based in each case on component A.
  • At least component Al was prepared in the presence of a double metal cyanide catalyst and component Al still contains this double metal cyanide catalyst at least partially, the content of double metal cyanide catalyst based on component A being 10 to 5000 ppm, preferably 1000 up to 2500 ppm, and the content of double metal cyanide catalyst is determined on the basis of the amount of metal content of the double metal cyanide catalyst determined in accordance with DIN-ISO 17025 (March 2005).
  • the amount of metal content in the DMC catalyst can either be determined for the entire polyol component A or, alternatively, separately for each of the components A1 and A2.
  • the amount of catalyst can then be calculated using the information on the content of metal in the DMC catalyst and the molecular weight of the DMC catalyst. It should be noted that double metal cyanide catalysts can contain different metals in different amounts. If the concentration of the double metal cyanide catalyst for the polyol components A1 or A2 was determined individually, the weight-related concentration of the double metal cyanide catalyst for the polyol component A can be calculated as a whole using the weight-related average.
  • Compounds of the general formula (I) are preferred as epoxide (alkylene oxide) for the production of the polyoxymethylene-polyoxyalkylene block copolymers:
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are independently hydrogen or an optionally additional heteroatoms such as nitrogen, oxygen, silicon, sulfur or phosphorus-containing alkyl or aryl radical and can optionally be linked to one another so that they form cyclic structures, such as a cycloalkylene oxide.
  • Alkylene oxides which are suitable for the polymerization in the presence of a DMC catalyst are preferably used. If different alkylene oxides are used, they can be metered in either as a mixture or one after the other. With the latter metering method, the polyether chains of the polyoxymethylene-polyoxyalkylene block copolymer obtained in this way can for their part likewise have a block structure.
  • alkylene oxides (epoxides) with 2-24 carbon atoms can be used.
  • the alkylene oxides with 2-24 carbon atoms are, for example, one or more compounds selected from the group consisting of ethylene oxide, propylene oxide, 1-butene oxide, 2,3-butene oxide, 2-methyl-1,2-propene oxide (isobutene oxide), 1-pentene oxide, 2,3-pentene oxide, 2-methyl-1,2-butene oxide, 3-methyl-1,2-butene oxide, 1-hexene oxide, 2,3-hexene oxide, 3,4-hexene oxide, 2-methyl 1,2-pentene oxide, 4-methyl-1,2-pentene oxide, 2-ethyl-1,2-butene oxide, 1-heptene oxide, 1-octene oxide, 1-nonene oxide, 1-decene oxide, 1-undecene oxide, 1-dodecene oxide, 4-methyl-1,2-pentene oxide, butadiene monoxide, isoprene mon
  • alkylene oxides used are preferably ethylene oxide and / or propylene oxide, in particular propylene oxide.
  • the process according to the invention is preferably carried out in such a way that the activation of the catalyst and the conditioning of the polymeric formaldehyde
  • Starter compound in step ( ⁇ ) is followed by a polymerization step (g) with metering in of one or more alkylene oxides.
  • the alkylene oxides are polymerized in the presence of a further comonomer.
  • a further comonomer for example, all oxygen-containing cyclic compounds, in particular cyclic ethers, such as e.g. Oxetane, THF, dioxane or cyclic acetals such as e.g. 1,3-dioxolane or 1,3-dioxepane, cyclic esters such as e.g. g-butyrolactone, g-valerolactone, -caprolactone, or cyclic
  • cyclic ethers such as e.g. Oxetane, THF, dioxane or cyclic acetals such as e.g. 1,3-dioxolane or 1,3-dioxepane
  • cyclic esters such as e.g. g-butyrolactone, g-valerolactone, -caprolactone
  • Acid anhydrides such as Maleic anhydride, glutaric anhydride or phthalic anhydride and carbon dioxide are used. Carbon dioxide is preferably used as comonomer.
  • Further co-monomers can be metered in as a pure substance, in solution or as a mixture with one or more alkylene oxides.
  • the metering in of further comonomers can also take place in parallel with the metering in or following the metering in of the alkylene oxides.
  • the addition of carbon dioxide (CO 2) as a further comonomer also takes place. This can be used to produce polyoxymethylene-polyoxyalkylene carbonate copolymers. Compared to existing products (e.g.
  • polyether polyols in the polyurethane sector or polyoxymethylene (co) polymers in the POM sector also contain CO2 as a cost-effective and environmentally friendly comonomer. Since CO2 etc. is a waste product of the generation of energy from fossil raw materials and is fed to a new chemical recycling, the incorporation of CO2 into the polymer structures results in economic as well as ecological advantages (favorable CCE balance of the product polymers, etc.).
  • Polyoxymethylene-polyoxyalkylene carbonate block copolymers in the context of the invention denote polymeric compounds which contain at least one polyoxymethylene block and at least one polyoxyalkylene carbonate block.
  • Polyoxymethylene-polyoxyalkylene carbonate block copolymers are of particular interest as starting materials in the polyurethane sector and for applications in the polyoxymethylene (POM) sector. By changing the CCE content, the physical properties can be adapted to the respective application, which opens up new areas of application for these block copolymers.
  • polyoxymethylene-polyoxyalkylene carbonate copolymers are made available via the process according to the invention, a high content of built-in CO2 being achieved, the products having a comparatively low polydispersity and very few by-products and decomposition products of the polymeric formaldehyde.
  • Component A2 optionally contained in the composition is a polymer different from component Al with an average number of at least 1.7 Zerewitinoff-active hydrogen atoms and a hydroxyl number according to DIN 53240-2 (November 2007) of 40 mg KOH / g to 80 mg KOH / g, preferably from 45 mg KOH / g to 65 mg KOH / g, more preferably from 50 mg KOH / g to 60 mg KOH / g.
  • the composition for producing the prepolymer preferably contains 0.50% by weight to 3.50% by weight of component A2, based on the sum of all components in the composition.
  • Component A2 preferably has an average number of Zerewitinoff-active hydrogen atoms of at most 4, more preferably component A2 has an average number of 1.9 to 2.5 Zerewitinoff-active hydrogen atoms.
  • Hydrogen bound to N, O or S is called Zerewitinoff active hydrogen (or “active hydrogen”). Such can be determined in a manner known per se by reactivity with a corresponding Grignard reagent.
  • the amount of Zerewitinoff-active H atoms is typically measured via the methane release that is released when the substance to be tested reacts with methyl magnesium bromide (CH3-MgBr) according to the following reaction equation (formula 1):
  • Zerewitinoff-active H atoms typically come from C-H acidic organic groups, -OH, -SH, -NH2 or -NHR with R as the organic residue and -COOH.
  • Component A2 preferably contains or consists of a polyether polyol, polyester polyol, polyether ester polyol, polycarbonate polyol or polyacrylate polyol or mixtures thereof. In a preferred embodiment, component A2 contains or consists of a branched polypropylene oxide.
  • the polymer contained in component A2 preferably has a number-average molecular weight Mn of> 62 g / mol to ⁇ 8000 g / mol, preferably from> 90 g / mol to ⁇ 5000 g / mol and particularly preferably from> 92 g / mol to ⁇ 2000 g / mol on.
  • the number average molecular weight can in the present invention according to DIN 55672-1 (March 2007) by means of gel permeation chromatography with tetrahydrofuran as the eluent using polystyrene standards.
  • component A2 preferably has a number-average molecular weight Mn of 3740-750 g / mol, preferably 2800-1120 g / mol.
  • Preferred components A2 are polyethers based on polypropylene oxide and a starter molecule.
  • Suitable starter molecules for the polyether polyols are, for example, water, ethylene glycol, diethylene glycol, butyl diglycol, glycerol, diethylene glycol, trimethylolpropane, propylene glycol, pentaerythritol, sorbitol, sucrose, ethylene diamine, toluene diamine, triethanolamine, 1,4-butanediol and 1,6-hexanediol, Hydroxyl-containing esters of such polyols with dicarboxylic acids.
  • Suitable polyester polyols are, inter alia, polycondensates of di- and also tri- and tetraoienes and di- and also tri- and tetracarboxylic acids or hydroxycarboxylic acids or lactones.
  • free polycarboxylic acids it is also possible to use the corresponding polycarboxylic acid anhydrides or corresponding polycarboxylic acid esters of lower alcohols to prepare the polyesters.
  • diols examples include ethylene glycol, butylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyalkylene glycols such as polyethylene glycol, also 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol and isomers, Neopentyl glycol or neopentyl glycol hydroxypivalate.
  • polyols such as trimethylolpropane, glycerol, erythritol, pentaerythritol, trimethylolbenzene or trishydroxyethyl isocyanurate can also be used.
  • Polycarboxylic acids that can be used are, for example, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, tetrahydrophthalic acid, hexahydrophthalic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, glutaric acid, tetrachlorophthalic acid, maleic acid, fumaric acid, 2-succinic acid, 2-succinic acid, diethylalic acid, malonic acid.
  • 2-Dimethylsuccinic acid, dodecanedioic acid, endomethylene-tetrahydrophthalic acid, dimer fatty acid, trimer fatty acid, citric acid, or trimellitic acid can be used.
  • the corresponding anhydrides can also be used as the acid source.
  • monocarboxylic acids such as benzoic acid and hexanecarboxylic acid can also be used.
  • Hydroxycarboxylic acids that can also be used as reactants in the production of a polyester polyol with terminal hydroxyl groups are, for example, hydroxycaproic acid, hydroxybutyric acid, hydroxydecanoic acid,
  • Suitable lactones include caprolactone, butyrolactone and homologues.
  • Polycarbonate polyols which can be used are polycarbonates containing hydroxyl groups, for example polycarbonate diols. These can be obtained by reacting carbonic acid derivatives, such as diphenyl carbonate, dimethyl carbonate or phosgene, with polyols, preferably diols.
  • diols examples include ethylene glycol, 1,2- and 1,3-propanediol, 1,3- and 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, neopentyl glycol, 1,4-bishydroxymethylcyclohexane, 2 -Methyl-1,3-propanediol, 2,2,4-trimethylpentanediol-1,3, dipropylene glycol, polypropylene glycols, dibutylene glycol, polybutylene glycols, bisphenol A and lactone-modified diols of the type mentioned above.
  • Polyetherester polyols that can be used are those compounds containing ether groups, ester groups and OH groups.
  • Organic dicarboxylic acids with up to 12 carbon atoms are suitable for the production of the polyetherester polyols, preferably aliphatic dicarboxylic acids with> 4 to ⁇ 6 carbon atoms or aromatic dicarboxylic acids, which are used individually or in a mixture.
  • Examples are suberic acid, azelaic acid, decanedicarboxylic acid, maleic acid, malonic acid, phthalic acid, pimelic acid and sebacic acid, and in particular glutaric acid, fumaric acid, succinic acid, adipic acid, phthalic acid, terephthalic acid and isoterephthalic acid.
  • As derivatives of these acids for example, their anhydrides and their esters and half-esters with low molecular weight, monofunctional alcohols with> 1 to ⁇ 4 carbon atoms can be used.
  • Polyether polyols obtained by alkoxylating starter molecules such as, for example, polyhydric alcohols, are used as a further component for the production of the polyether ester polyols.
  • the starter molecules are at least bifunctional, but can optionally also contain proportions of higher-functional, in particular trifunctional, starter molecules.
  • Starter molecules for these polyether polyols are, for example, diols with number average molecular weights Mn of preferably> 18 g / mol to ⁇ 400 g / mol or from> 62 g / mol to ⁇ 200 g / mol such as 1,2-ethanediol, 1,3-propanediol , 1,2-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentenediol, 1,5-pentanediol, neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, 1,10-decanediol , 2-methyl-1,3-propanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,
  • polyols with number average functionalities from> 2 to ⁇ 8, or from> 3 to ⁇ 4 can also be used, for example 1,1,1-trimethylolpropane, triethanolamine, Glycerol, sorbitan and pentaerythritol as well as polyethylene oxide polyols started on triols or tetraoene with average molecular weights of preferably> 62 g / mol to ⁇ 400 g / mol or from> 92 g / mol to ⁇ 200 g / mol.
  • Polyetherester polyols can also be prepared by the alkoxylation of reaction products obtained by reacting organic dicarboxylic acids and diols.
  • organic dicarboxylic acids for example, their anhydrides can be used, such as phthalic anhydride.
  • Polyacrylate polyols can be obtained by free radical polymerization of olefinically unsaturated monomers containing hydroxyl groups or by free radical copolymerization of olefinically unsaturated monomers containing hydroxyl groups with optionally other olefinically unsaturated monomers.
  • examples of these are ethyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, isobornyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, isobornyl methacrylate, styrene, acrylic acid, acrylonitrile and / or methacrylonitrile.
  • Suitable olefinically unsaturated monomers containing hydroxyl groups are, in particular, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, the hydroxypropyl acrylate isomer mixture obtained by addition of propylene oxide onto acrylic acid, and the hydroxypropyl methacrylate isomer mixture obtained by addition of propylene oxide onto methacrylic acid. Terminal hydroxyl groups can also be present in protected form.
  • Suitable free radical initiators are those from the group of the azo compounds, such as, for example, azoisobutyronitrile (AIBN), or from the group of the peroxides, such as, for example, di-tert-butyl peroxide.
  • Component A2 can be produced by means of DMC catalysis or by other known production methods. In the case of the use of a DMC catalyst, essentially the same information applies here as described above for component A1.
  • Component A3 optionally contained in the composition is a compound different from components A1 and A2 with at least two Zerewitinoff-active hydrogen atoms and a molecular weight of 50 to 500 g / mol.
  • Component A3 is preferably an oligoalkylene oxide with an OH number between 460 and 700 mg KOH / g and a functionality of 1.8 to 2.4.
  • Component A3 preferably contains or consists of diethanolamine, ethylenediamine, glycerine, triproylene glycol, trimethylolpropane or mixtures thereof, with component A3 preferably containing or consisting of tripylene glycol.
  • the composition for producing the prepolymer preferably contains 1.00% by weight to 8.00% by weight of component A3, based on the sum of all components in the composition.
  • Component B isocyanate
  • Component B contains or consists of di- and / or polyisocyanates with an NCO content according to EN ISO 11909 (2007) of 15 to 45% by weight, preferably 25 to 35% by weight, based on component B.
  • the isocyanate component B can in particular comprise an aliphatic or aromatic di- or polyisocyanate.
  • Examples are 1,4-butylene diisocyanate, 1,5-pentane diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI) or their dimers, trimers, pentamers, heptamers or nonamers or mixtures thereof, isophorone diisocyanate (IPDI), 2,2,4- and / or 2,4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, the isomeric bis (4,4'-isocyanatocyclohexyl) methanes or mixtures thereof with any isomer content, 1,4-cyclohexylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 2,4- and / or 2,6 -Tolylene diisocyanate (TDI), 1,5-naphthylene diisocyanate, 2,2'- and / or 2,4'- and / or
  • modified diisocyanates with uretdione, isocyanurate, urethane, carbodiimide, uretonimine, allophanate, biuret, amide, iminooxadiazinedione and / or oxadiazinetrione structure and unmodified polyisocyanate with more than 2 NCO- Groups per molecule such as, for example, 4-isocyanatomethyl-1,8-octane diisocyanate (nonane triisocyanate) or triphenylmethane-4,4 ', 4 "triisocyanate can also be used.
  • Component B preferably contains carbodiimide-modified diisocyanates with an NCO content according to EN ISO 11909 (2007) from 20 to 50% by weight, more preferably 25 to 35% by weight, based on the carbodiimide-modified diisocytes.
  • composition for producing the prepolymer preferably contains 67.85% by weight to 77.65% by weight of component B, based on the sum of all components in the composition.
  • Component C is preferably an inorganic acid, a carboxylic acid, a halogenated carboxylic acid, a dicarboxylic acid, a hydroxycarboxylic acid, a sulfonic acid, a phosphoric acid, a phosphoric acid derivative, a paratoluenesulfonic acid, a sulfonic acid or an ammonium salt.
  • Component C is more preferably an aromatic carboxylic acid or an unsaturated or saturated carboxylic acid, an unsaturated or a saturated dicarboxylic acid or an aromatic dicarboxylic acid.
  • Component C is preferably selected from the group consisting of benzoyl chloride, o-chlorobenzoic acid, ammonium nitrate, ammonium chloride, boron trichloride, boron trifluoride, bromoacetic acid, chloroacetic acid, trichloroacetic acid, 2-chloropropionic acid, citric acid, malonic acid diethyl ester, diphenylacetic acid, nitrous acid, formic acid, Fumaric acid, maleic acid, citraconic acid, adipic acid, glutaric acid, succinic acid, malonic acid, phthalic acid, isophthaloyl chloride, terephthaloyl chloride, malic acid, tartaric acid, uric acid (2,6,8-trihydroxypurine), picric acid (2,4,6-trinitrophenol), phosphoric acid Diphosphoric acid, dibutyl phosphate, sulfuric acid, hydrochloric acid, methanesulfonic acid and p
  • the composition preferably contains 0.04 to 0.5% by weight, more preferably 0.04 to 0.3% by weight, based in each case on the composition, of component C.
  • the composition for producing the prepolymer contains 0.05 to 0.2% by weight of component C, based on the sum of all components in the composition.
  • Component D optionally contained in the composition contains auxiliaries, the auxiliaries preferably being compounds with an antioxidative effect, so-called antioxidants.
  • Suitable antioxidants are preferably sterically hindered phenols, which can preferably be selected from the group consisting of 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol (Ionol), pentaerythritol tetrakis (3- (3,5-di tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate), octadecyl 3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate, triethylene glycol bis (3-tert-butyl-4 -hydroxy-5-methylphenyl) propionate, 2,2'-thio-bis (4-methyl-6-tert-butylphenol) and 2,2'-thio-diethyl-bis [3- (3,5-di-tert -butyl-4-hydroxyphenyl) propionate].
  • the prepolymer is obtained or is obtainable by reacting a composition containing or consisting of
  • the% by weight being based on the sum of all components of the composition, with an index from 600 to 650, preferably with an index from 610 to 630.
  • the invention further relates to a prepolymer obtained by or obtainable by the process according to the invention.
  • the prepolymer preferably has an NCO content according to EN ISO 11909 (2007) of 15 to 30% by weight, preferably 18 to 21% by weight, based on the mass of the prepolymer.
  • the prepolymer After storage at 80 ° C. for three days, the prepolymer preferably has an NCO content according to EN ISO 11909 (2007) which is not more than 10%, more preferably not more than 3%, lower than the NCO content of the prepolymer at the beginning of storage.
  • the prepolymer has a dynamic viscosity at 50 ° C. according to DIN 53019 (2008) of ⁇ 0.30 Pa * s, preferably ⁇ 0.15 Pa * s.
  • the prepolymer After storage at 80 ° C. for three days, the prepolymer preferably has a dynamic viscosity at 50 ° C. according to DIN 53019 (2008) which is not more than 50%, more preferably not more than 40% higher than the dynamic viscosity of the prepolymer at the beginning of storage.
  • the dynamic viscosity according to DIN 53019 (2008) is measured with a rheometer with a cone-plate configuration with a distance of 1 mm, at 25 ° C, a shear of 0.01 to 1000 1 / s, the dynamic Viscosity is the mean value of all measuring points measured for a period of 10 minutes at an interval of 10 seconds.
  • the invention also relates to a polyurethane integral skin foam, obtained by or obtainable by reacting a composition containing or consisting of
  • the integral polyurethane foam preferably has a molded part density of 450 to 700 g / l, more preferably 550 to 650 g / l, the molded part density being calculated from the volume and the mass of a test body from the integral polyurethane foam.
  • the polyurethane integral skin foam preferably has a Shore A hardness according to DIN ISO 7619-1 (2012) of 50 to 65, more preferably 55 to 62.
  • the polyurethane integral skin foam preferably has a tensile strength according to DIN EN ISO 1798 (2008) of 2.5 to 9 MPa, more preferably 3 to 5 MPa.
  • the integral polyurethane foam preferably has a tensile elongation according to DIN EN ISO 1798 (2008) of 200 to 400%, more preferably 250 to 380%.
  • the polyurethane integral skin foam preferably has a tear strength according to DIN EN ISO 8067 (2009) of 15 to 20 kN / m, more preferably 15 to 18 kN / m.
  • the integral polyurethane foam preferably has a rebound resilience according to DIN 53512 (2000) of 15 to 25%, more preferably of 20 to 25%.
  • the invention further relates to the use of the prepolymer according to the invention or the integral polyurethane foam according to the invention for the production of shoe soles, in particular for the production of shoe soles for sports shoes or hiking shoes.
  • the invention relates to a process for the production of a prepolymer for the production of a polyurethane integral skin foam, the prepolymer is obtained or is obtainable by reacting a composition containing or consisting of the following components:
  • Component A containing or consisting of
  • component Al optionally a polymer different from component Al with an average number of at least 1.7 Zerewitinoff-active hydrogen atoms and a hydroxyl number according to DIN 53240-2 (November 2007) of 40 mg KOH / g to 80 mg KOH / g as component A2,
  • component A3 optionally one of the components Al and A2 different compound with at least two Zerewitinoff-active hydrogen atoms and a molecular weight of 50 to 500 g / mol as component A3,
  • Component B containing or consisting of di- and / or polyisocyanates with an NCO content according to EN ISO 11909 (2007) of 15 to 45% by weight based on component B,
  • a protic acid as component C, and optionally a component D containing auxiliaries,
  • the invention relates to a method according to embodiment 1, where component Al consists of a polyoxymethylene-polypropylene oxide block copolymer or a polyoxymethylene-polyoxyalkylene carbonate block copolymer, the block copolymer preferably having two terminal polyoxyalkylene blocks.
  • the invention relates to a process according to one of embodiments 1 or 2, wherein at least component Al was produced in the presence of a double metal cyanide catalyst and component Al still contains this double metal cyanide catalyst at least partially, the content of double metal cyanide catalyst being based on component A is 10 to 5000 ppm, preferably 1000 to 2500 ppm, and the content of double metal cyanide catalyst is determined on the basis of the amount of metal from the double metal cyanide catalyst determined according to DIN-ISO 17025 (August 2005).
  • the invention relates to a method according to one of the preceding embodiments, wherein component Al has a hydroxyl number according to DIN 53240-2 (November 2007) of 30 mg KOH / g to 150 mg KOH / g, preferably from 40 mg KOH / g to 100 mg KOH / g.
  • the invention relates to a method according to one of the preceding embodiments, where component A2 contains or consists of a polyether polyol, polyester polyol, polyetherester polyol, polycarbonate polyol or polyacrylate polyol or mixtures thereof, with component A2 preferably containing or consisting of a branched polypropylene oxide.
  • the invention relates to a method according to one of the preceding embodiments, where component A3 contains or consists of diethanolamine, ethylenediamine, glycerol, triproylene glycol, trimethylolpropane or mixtures thereof, where component A3 preferably contains or consists of tripylene glycol.
  • the invention relates to a method according to one of the preceding embodiments, component B being carbodiimide-modified diisocyanates with an NCO content according to EN ISO 11909 (2007) of 20 to 50% by weight based on the carbodiimide-modified diisocyanates, contains.
  • the invention relates to a method according to one of the preceding embodiments, where component C is an inorganic acid, a carboxylic acid, a halogenated carboxylic acid, a dicarboxylic acid, a hydroxycarboxylic acid, a sulfonic acid, a phosphoric acid or a phosphoric acid derivative, with component C preferably being dibutyl phosphate , Hydrochloric acid or 2-chloropropionic acid.
  • the invention relates to a method according to one of the preceding embodiments, where component C is 0.04 to 0.5% by weight, preferably 0.04 to 0.3% by weight, based in each case on the composition, in the composition are included.
  • the invention relates to a method according to one of the above embodiments, wherein the prepolymer is obtained or is obtainable by reacting a composition containing or consisting of
  • the% by weight being based on the sum of all components of the composition, with an index from 600 to 650, preferably with an index from 610 to 630.
  • the invention relates to a prepolymer obtained by or obtainable by a process according to one of embodiments 1 to 11.
  • the invention relates to a prepolymer according to
  • Embodiment 12 wherein the prepolymer has an NCO content according to EN ISO 11909 (2007) of 15 to 30% by weight, preferably 18 to 21% by weight, based on the mass of the prepolymer.
  • the invention relates to a prepolymer according to
  • Embodiment 12 or 13 wherein the prepolymer, after storage at 80 ° C. for three days, has an NCO content according to EN ISO 11909 (2007) which is not more than 10%, preferably not more than 3%, lower than the NCO -Content of the prepolymer at the beginning of storage.
  • the invention relates to a prepolymer according to one of embodiments 12 to 14, the prepolymer having a dynamic viscosity at 50 ° C. according to DIN 53019 (2008) ⁇ 0.30 Pa * s, preferably ⁇ 0.15 Pa * s, has, measured with a rheometer with a cone-plate configuration with a distance of 1 mm, at 25 ° C, a shear of 0.01 to 1000 1 / s, wherein the dynamic viscosity is the mean value of all measurement points that for a Period of 10 minutes were measured at intervals of 10 seconds.
  • the invention relates to a prepolymer according to one of embodiments 12 to 15, wherein the prepolymer, after storage at 80 ° C. for three days, has a dynamic viscosity at 50 ° C. according to DIN 53019 (2008) that is not more than 50 %, preferably not more than 40% higher than the dynamic viscosity of the prepolymer at the beginning of storage, the dynamic viscosity being measured in each case using a rheometer a cone-plate configuration with a distance of 1 mm, at 25 ° C, a shear of 0.01 to 1000 1 / s, where the dynamic viscosity is the mean value of all measuring points, which for a period of 10 minutes at an interval of 10 seconds were measured.
  • the invention relates to a polyurethane integral skin foam obtained by or obtainable by reacting a composition containing or consisting of
  • the invention relates to a polyurethane
  • the invention relates to a polyurethane
  • the invention relates to a polyurethane
  • the invention relates to a polyurethane integral skin foam according to one of embodiments 17 to 20, the polyurethane integral skin foam having a tensile elongation according to DIN EN ISO 1798 (2008) of 200 to 400%, preferably 250 to 380%.
  • the invention relates to a polyurethane integral skin foam according to one of embodiments 17 to 21, wherein the polyurethane Integral foam has a tear strength according to DIN EN ISO 8067 (2009) of 15 to 20 kN / m, preferably 15 to 18 kN / m.
  • the invention relates to a polyurethane integral skin foam according to one of embodiments 17 to 22, the polyurethane integral skin foam having a rebound resilience according to DIN 53512 (2000) of 15 to 25%, preferably of 20 to 25%.
  • the invention relates to the use of a prepolymer according to one of embodiments 12 to 16 or a polyurethane integral skin foam according to one of embodiments 17 to 23 for the production of shoe soles, in particular for the production of shoe soles for sports shoes or hiking shoes.
  • Amount of catalyst The levels of Co and Zn in the polyoxymethylene-polypropylene oxide block copolymer (polyol 2) were determined in accordance with DIN - ISO 17025 (August 2005). The amount of catalyst in polyol 2 was calculated from this on the basis of the molecular weight of the DMC catalyst. Since only the polyol contained 2 DMC catalyst residues, the determined corresponds
  • Amount of substance thus the total amount of DMC catalyst in component A.
  • OH number The OH number (hydroxyl number) was determined in accordance with DIN 53240-2 (November 2007).
  • NCO content The NCO content was determined in accordance with EN ISO 11909 (2007).
  • Dynamic viscosity The dynamic viscosity was determined according to DIN 53019 (2008), using a Physica MCR 501 rheometer from Anton Paar. A cone-plate configuration with a distance of 1 mm was selected (DCP25 measuring system). The prepolymer (0.1 g) was applied to the rheometer plate and subjected to a shear of 0.01 to 1000 at 25 ° C 1 / s and the viscosity was measured every 10 s for 10 min. The viscosity given is averaged over all measuring points.
  • a testing machine in which a test stamp is pressed into a cup with the polyurethane foam to be tested with the aid of a defined weight for a defined period of time.
  • the test stamp was in the form of a rod with a diameter of 8 mm.
  • the reaction mixture was mixed for 10 seconds with a Pendraulik upright stirrer at 1400 rpm and placed in a paper cup with a volume of 245 ml.
  • the test stamp of the machine with a weight of 505 g was pressed into the fresh foam for 90 seconds and the depth of penetration was then recorded. The smaller the penetration depth, the more the foam has already reacted.
  • the test is carried out at various indices, the smallest penetration depth being assumed as the optimum.
  • Molded part and free foam density The molded part and free foam density were calculated from the volume and the mass of the test specimen.
  • Shore A hardness The Shore A hardness was determined in accordance with DIN ISO 7619-1 (2012)
  • Tensile strength and elongation The tensile strength and elongation were determined in accordance with DIN EN ISO 1798 (2008).
  • Tear strength The tear strength was determined in accordance with DIN EN ISO 8067 (2009).
  • Rebound resilience The rebound was determined in accordance with DIN 53512 (2000).
  • Isocyanate 1 4,4'-methylenediphenyl diisocyanate, NCO content 33.6% by weight; Desmodur® 44M
  • Isocyanate 2 carbodiimide-modified 4,4'-methylenediphenyl diisocyanate, NCO content 29.5
  • Isocyanate 3 5% by weight of HCl in a mixture of 2,4'-methylenediphenyl diisocyanate and 4,4'-methylenediphenyl diisocyanate (11: 9 parts by weight) obtained by gassing MDI with hydrogen chloride
  • Polyol 1 1,2-propylene glycol-started polypropylene oxide with an OH number of 56 mg
  • Polyol 2 polyoxymethylene-polypropylene oxide block copolymer with an OH number of 57 mg KOH / g produced with double metal cyanide catalysis, the double metal cyanide catalyst being produced according to Example 6 of WO 01/80994 A1
  • Polyol 3 Glycerol-started polypropylene oxide with an OH number of 56 mg KOH / g, produced under KOH catalysis
  • Polyol 4 tripropylene glycol from Sigma Aldrich
  • Antioxidant Irganox 1135 commercial product from BASF, benzene propionic acid-3,5- bis (1,3-dimethyl-ethyl) -4-hydroxy C7-C9 alkyl ester
  • a 1 L four-necked flask with gas inlet, reflux condenser, stirrer and dropping funnel was initially charged with 361 g of isocyanate 1, pressurized with nitrogen and heated to 80 ° C. with stirring.
  • a polyol mixture consisting of 92.8 g of polyol 1, 12.5 g of polyol 3, 33.6 g of polyol 4 and 0.48 g of Irganox 1135 was added to this solution so that the temperature did not exceed 80.degree. After the addition was complete, the mixture was stirred at 80 ° C. for 2 hours.
  • a 6 L four-necked flask with gas inlet, reflux condenser, stirrer and dropping funnel was initially charged with 3560 g of isocyanate 1 and 50 g of isocyanate 2, charged with nitrogen and heated to 80 ° C. with stirring.
  • a polyol mixture consisting of 925 g of polyol 2, 125 g of polyol 3, 335 g of polyol 4 and 4.8 g of Irganox 1135 was added to this solution so that the temperature did not exceed 80.degree. After the addition was complete, the mixture was stirred at 80 ° C. for 2 hours.
  • the prepolymers obtained in Examples 1-5 were stored for 3 days at 80 ° C. under a nitrogen atmosphere.
  • the dynamic viscosity and the NCO value of the prepolymers before and after aging are shown in Table 1.
  • the prepolymer should have an NCO content of 15 to 25% by weight and a dynamic viscosity at 50 ° C. 100 to 500 mPa * s.
  • ü Met (DMC) molar amount of substance of the metals of the double metal cyanide catalyst determined according to DIN - ISO 17025 (March 2005)
  • n (C) molar amount of substance of component C.
  • the reference prepolymer 2 contains a polyoxymethylene-polyoxyalkylene block copolymer, but no acid.
  • This example shows that prepolymers based on a polyoxymethylene-polyoxyalkylene block copolymer without an acid have a dynamic viscosity that is too high to be used in a manufacturing process for a polyurethane, especially if a quick filling of a mold before the components are allowed to react got to.
  • prepolymer 2 has too low an NCO content, in particular after storage.
  • the prepolymers 4, 5 and 6 according to the invention are prepolymers which contain a polyoxymethylene-polyoxyalkylene block copolymer and an acid in the range according to the invention. These prepolymers have a sufficiently low dynamic viscosity to be used for the production of a polyurethane integral foam. This is especially true for the dynamic viscosity after storage.
  • the NCO content is also sufficiently high, especially after storage, so that the prepolymer has sufficient reactivity for the reaction with a polyol component to form a polyurethane.
  • the prepolymers 4, 5 and 6 according to the invention have a reactivity comparable to that of the reference prepolymer 1.
  • the reference prepolymer 1 does not contain a polyoxymethylene-polyoxyalkylene block copolymer and corresponds to a polyether-based prepolymer customarily used for the production of integral polyurethane foams.
  • the prepolymers 1 to 5 were processed together with a polyol component to form integral polyurethane foams.
  • Bayflex S 99-312 commercial product from Covestro GmbH AG, polyol mixture with a hydroxyl number according to DIN 53240-1: 2013-06 of 171 mg KOH / g, Bayflex S 99-312 does not contain any polyoxymethylene-polypropylene oxide block copolymer
  • Desmodur 0960 commercial product from Covestro Deutschland AG, isocyanate mixture with an NCO content according to EN ISO 11909 (2007) of 20.4% Desmodur 0960 does not contain a prepolymer with a polyoxymethylene-polypropylene oxide block copolymer Table 2: Composition of the polyurethane integral skin foams

Abstract

The invention relates to a method for producing a prepolymer for the production of an integral polyurethane foam. According to the invention, the prepolymer is or can be obtained by reaction of a composition that contains or consists of the following components: component A containing or consisting of a polyoxymethylene-polyoxyalkylene block copolymer having a hydroxyl number according to DIN 53240-2 (November 2007) DIN 53240-1:2013-06 of 20 mg KOH/g to 200 mg KOH/g as component A1, optionally a polymer that is different from component A1 and that has an average number of at least 1.7 Zerewitinoff-active hydrogen atoms and a hydroxyl number according to DIN 53240-2 (November 2007) of 40 mg KOH/g to 80 mg KOH/g as component A2, optionally a compound that is different from components A1 and A2 and has at least two Zerewitinoff-active hydrogen atoms and a molecular weight of 50 to 500 g/mol as component A3, component B containing or consisting of di- and/or polyisocyanates with an NCO content according to EN ISO 11909 (2007) of 15 to 45 wt.-% relative to component B, 0.04 to 1.0 wt.-%, relative to the composition, a proton acid as component C, and optionally a component D that contains auxiliary agents, at a characteristic number of 450 to 850. The invention further relates to the prepolymer obtained by the method, to an integral polyurethane foam based on the prepolymer, and to the use thereof.

Description

Isocvanat-terminierte Prepolymere für die Herstellung von Polvurethan-Integral- Schaumstoffen Isocvanate-terminated prepolymers for the production of polyurethane integral foams
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Prepolymers für die Herstellung eines Polyurethan-Integralschaumstoffs, wobei die Zusammensetzung zur Herstellung des Prepolymers eine Säure enthält, sowie das durch das Verfahren erhaltene Prepolymer und einen Polyurethanintegral-Schaumstoff basierend auf dem Prepolymer. The invention relates to a method for producing a prepolymer for producing a polyurethane integral foam, the composition for producing the prepolymer containing an acid, as well as the prepolymer obtained by the method and a polyurethane integral foam based on the prepolymer.
Formteile aus Polyurethanintegral-Schaumstoff weisen einen zelligen Kern und eine weitgehend zellfreie Randzone auf. Da die sich während des Herstellungsvorgangs bildende Haut aus dem gleichen Material wie der Zellkern besteht, also integraler Bestandteil des Formteils ist, wird diese Art von Polyurethan-Schaumstoff als Integral-Schaumstoff bezeichnet. Einen breiten Einsatz hat Polyurethanintegral-Schaumstoff unter anderem als Material für Schuhsohlen gefunden. Dabei handelt es sich zumeist um flexiblen Integral-Schaumstoff mit einer Rohdichte im Bereich von 0,3 bis 0,6 g/cm3. Auch in der Autoindustrie wird flexibler Integral-Schaumstoff eingesetzt. Molded parts made from integral polyurethane foam have a cellular core and a largely cell-free edge zone. Since the skin that forms during the manufacturing process consists of the same material as the cell core, i.e. it is an integral part of the molded part, this type of polyurethane foam is known as integral foam. Polyurethane integral foam has been widely used as a material for shoe soles, among other things. This is mostly flexible integral foam with a bulk density in the range from 0.3 to 0.6 g / cm 3 . Flexible integral foam is also used in the automotive industry.
Polyurethanintegral-Schaumstoff wird in der Regel hergestellt, indem eine Isocyanat- und eine Polyolkomponente sowie gegebenenfalls Hilfs- und Zusatzstoffe miteinander vermischt werden und dann in ein Formwerkzeug gegossen werden, wo sie zu einem Schaumstoff ausreagieren. Derartige Verfahren sind als Reaction Injection Moulding oder RIM-Verfahren bekannt. Die dabei eingesetzten Komponenten weisen eine hohe Reaktivität auf, so dass ihre Dosierung und Vermischung zu einem Reaktionsgemisch in kurzer Zeit erfolgen muss. Des Weiteren muss gewährleistet sein, dass ein Formwerkzeug zügig mit dem Reaktionsgemisch befüllt werden kann. Um eine gute Vermischung der Komponenten zu erreichen und ein zügiges Einfüllen in die Formen zu gewährleisten, müssen die Komponenten eine niedrige Viskosität von < 1500 mPa*s bei 25 °C aufweisen. Da die Komponenten gegebenenfalls einige Zeit gelagert werden, bevor sie weiterverarbeitet werden, sollten sich ihre Eigenschaften im kaufe der Eagerung nicht verändern. In diesen Verfahren hat sich der Einsatz von Isocyanat-terminierten Prepolymeren als Isocyanat- Komponente als vorteilhaft erwiesen, um die Anforderungen an das Herstellungsverfahren und den erhaltenen Polyurethanintegral-Schaumstoff zu erfüllen. Polyurethane integral foam is usually produced by mixing an isocyanate component and a polyol component and, if necessary, auxiliaries and additives with one another and then pouring them into a mold, where they react to form a foam. Such processes are known as reaction injection molding or RIM processes. The components used have a high reactivity, so that they have to be metered and mixed into a reaction mixture in a short time. Furthermore, it must be ensured that a mold can be filled quickly with the reaction mixture. In order to achieve good mixing of the components and to ensure quick filling into the molds, the components must have a low viscosity of <1500 mPa * s at 25 ° C. Since the components may be stored for some time before they are further processed, their properties should not change when they are stored. In these processes, the use of isocyanate-terminated prepolymers as the isocyanate component has proven to be advantageous in order to meet the requirements for the production process and the integral polyurethane foam obtained.
Isocyanat-terminierte Prepolymere werden in der Regel erhalten, in dem zunächst ein Polyether oder Polyester-Polyol durch Umsetzung der entsprechenden Monomere mit einem Katalysator dargestellt wird, welches dann mit einem Poly- oder Diisocyanat umgesetzt wird. Es wurde beobachtet, dass sich bei einer Lagerung die Viskosität der Prepolymere erhöht und auch der Gehalt an freien, für die spätere Reaktion zum Polyurethan erforderlichen, Isocyanat-Gruppen sinkt. Dies kann wahrscheinlich darauf zurückgeführt werden, dass die endständigen Isocyanatgruppen der Prepolymere miteinander reagieren und es zu Trimerisierung und/oder Oligomerisierung der Isocyanate kommt. Dadurch wird sowohl die Reaktionsfähigkeit des Prepolymers als auch seine Verarbeitbarkeit im Herstellungsprozess des Polyurethans negativ beeinflusst. Dieser Effekt tritt insbesondere bei Einsatz von Polyolen auf, die mittels Doppelmetallcyanid-Katalysatoren (DMC-Katalysatoren) hergestellt worden sind. Isocyanate-terminated prepolymers are generally obtained by first preparing a polyether or polyester-polyol by reacting the corresponding monomers with a catalyst, which is then reacted with a poly- or diisocyanate. It has been observed that the viscosity of the prepolymers increases during storage and so does the content of free isocyanate groups required for the subsequent reaction to form the polyurethane sinks. This can probably be attributed to the fact that the terminal isocyanate groups of the prepolymers react with one another and trimerization and / or oligomerization of the isocyanates occurs. This adversely affects both the reactivity of the prepolymer and its processability in the production process of the polyurethane. This effect occurs in particular when using polyols which have been produced by means of double metal cyanide catalysts (DMC catalysts).
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Prepolymere für die Polyurethansynthese bekannt. Various prepolymers for polyurethane synthesis are known from the prior art.
Die CN 101353413 offenbart ein Prepolymer mit endständigen Isocyanatgruppen auf MDI-basis für die Herstellung von high-resilience-Polyurethanschaum. Das Prepolymer wird erhalten, indem ein Polyetherpolyol mit Isocyanat und einer Säure als Polymersationsinhibitor umgesetzt wird. Durch das Prepolymer sollen Probleme überwunden werden, die durch die Verwendung von unmodifiziertem MDI bei der Herstellung von high-resilience-Polyurethanschaum entstehen. Die Druckschrift beschäftigt sich nicht mit den Eigenschaften des Prepolymers, sondern bezieht sich ausschließlich auf die Eigenschaften des erhaltenen high resilience Polyurethanschaums. CN 101353413 discloses a prepolymer with terminal isocyanate groups based on MDI for the production of high-resilience polyurethane foam. The prepolymer is obtained by reacting a polyether polyol with isocyanate and an acid as a polymerization inhibitor. The prepolymer is intended to overcome problems that arise from the use of unmodified MDI in the production of high-resilience polyurethane foam. The publication does not deal with the properties of the prepolymer, but refers exclusively to the properties of the high resilience polyurethane foam obtained.
Die WO 2014/095679 offenbart NCO-modifizierte Polyoxymethylen-Blockcopolymere und ihre Verwendung als Prepolymer zur Herstellung von Polyurethan- Weichschaumstoffen und thermoplastischen Polyurethanen. Die Druckschrift offenbart, dass die Viskosität des Prepolymers über die Länge der Polyoxymethylen-Blöcke im Verhältnis zu den zusätzlichen Oligomeren gezielt angesteuert werden könne. Die Druckschrift beschäftigt sich nicht mit der Lagerbeständigkeit des Prepolymers. WO 2014/095679 discloses NCO-modified polyoxymethylene block copolymers and their use as prepolymers for producing flexible polyurethane foams and thermoplastic polyurethanes. The publication discloses that the viscosity of the prepolymer can be controlled in a targeted manner via the length of the polyoxymethylene blocks in relation to the additional oligomers. The document does not deal with the storage stability of the prepolymer.
Die EP 1 589 071 Al offenbart ein Polyether Polyol für die Herstellung von Isocyanat-terminierten Prepolymeren für Elastomere, Dichtstoffe auf Polyurethan-Basis. Das Polyol wird durch ringöffnende Polymerisation von Alkylenoxid in Gegenwart eines DMC-Katalysators und einer Phosphorsäure und/oder einem Phosphorsäure-Ester hergestellt und wird dann mit einem Isocyanat umgesetzt. Das erhaltene Prepolymer soll eine verbessere Lagerbeständigkeit aufweisen. Im experimentellen Teil werden Isocyanat-terminierte Prepolymere offenbart, die eine Viskosität bei 25 °C von 29700 bis 31200 mPa*s aufweisen. Prepolymere mit einer solch hohen Viskosität können in Herstellungsverfahren für Polyurethan-Integralschaumstoffe jedoch nicht eingesetzt werden, weil sie nicht schnell genug in eine Form eingefüllt werden können. EP 1 589 071 A1 discloses a polyether polyol for the production of isocyanate-terminated prepolymers for elastomers, sealants based on polyurethane. The polyol is produced by ring-opening polymerization of alkylene oxide in the presence of a DMC catalyst and a phosphoric acid and / or a phosphoric acid ester and is then reacted with an isocyanate. The prepolymer obtained is said to have an improved shelf life. In the experimental part, isocyanate-terminated prepolymers are disclosed which have a viscosity at 25 ° C. of 29700 to 31200 mPa * s. However, prepolymers with such a high viscosity cannot be used in production processes for integral polyurethane foams because they cannot be filled into a mold quickly enough.
Es besteht ein Bedarf für Isocyanat-terminierte Prepolymere für die Herstellung von Polyurethan- Integralschaumstoffen, die eine niedrige Viskosität von < 1500 mPa*s bei 25 °C aufweisen und deren Eigenschaften sich während einer Lagerung über einen Zeitraum von mehreren Monaten bei 25 °C unter Schutzgasatmosphäre kaum verändern. There is a need for isocyanate-terminated prepolymers for the production of polyurethane integral skin foams which have a low viscosity of <1500 mPa * s at 25 ° C and their properties hardly change during storage over a period of several months at 25 ° C under a protective gas atmosphere.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Isocyanat-terminiertes Prepolymer zur Verfügung zu stellen, das eine niedrige dynamische Viskosität von < 1500 mPa*s bei 25 °C aufweist und das eine verbesserte Lagerbeständigkeit aufweist. Dies gilt insbesondere für Veränderungen der dynamischen Viskosität und des NCO-Gehalts des Prepolymers, die während einer Lagerung auftreten. Insbesondere soll ein Isocyanat-terminiertes Prepolymer mit den zuvor genannten Eigenschaften zur Verfügung gestellt werden, bei dessen Herstellung eine Polyolkomponente verwendet wird, die in Gegenwart eines DMC-Katalysators hergestellt wurde und welche den DMC-Katalysator noch in einer Menge von 10 bis 5000 ppm enthält. Des Weiteren soll das Prepolymer für die Verwendung bei der Herstellung von Schuhsohlen geeignet sein. The object of the present invention is to provide an isocyanate-terminated prepolymer which has a low dynamic viscosity of <1500 mPa * s at 25 ° C. and which has an improved storage life. This applies in particular to changes in the dynamic viscosity and the NCO content of the prepolymer that occur during storage. In particular, an isocyanate-terminated prepolymer with the aforementioned properties is to be made available, in the production of which a polyol component is used which was produced in the presence of a DMC catalyst and which still contains the DMC catalyst in an amount of 10 to 5000 ppm . Furthermore, the prepolymer should be suitable for use in the production of shoe soles.
Diese Aufgabe wurde gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Prepolymers für die Herstellung eines Polyurethan-Integralschaumstoffs, wobei das Prepolymer erhalten wird oder erhältlich ist durch Umsetzung einer Zusammensetzung enthaltend oder bestehend aus den folgenden Komponenten: This object was achieved by a process for the production of a prepolymer for the production of a polyurethane integral skin foam, the prepolymer being obtained or being obtainable by reacting a composition containing or consisting of the following components:
Komponente A enthaltend oder bestehend aus Component A containing or consisting of
- einem Polyoxymethylen-Polyoxyalkylen-Blockcopolymer mit einer Hydroxylzahl gemäß DIN 53240-2 (November 2007) von 20 mg KOH/g bis 200 mg KOH/g als Komponente Al, - a polyoxymethylene-polyoxyalkylene block copolymer with a hydroxyl number according to DIN 53240-2 (November 2007) of 20 mg KOH / g to 200 mg KOH / g as component Al,
- optional einem von Komponente Al verschiedenen Polymer mit einer mittleren Anzahl von mindestens 1,7 Zerewitinoff-aktiven Wasserstoffatomen und einer Hydroxylzahl gemäß DIN 53240-2 (November 2007) von 40 mg KOH/g bis 80 mg KOH/g als Komponente A2,- optionally a polymer different from component Al with an average number of at least 1.7 Zerewitinoff-active hydrogen atoms and a hydroxyl number according to DIN 53240-2 (November 2007) of 40 mg KOH / g to 80 mg KOH / g as component A2,
- optional einer von den Komponenten Al und A2 verschiedenen Verbindung mit mindestens zwei Zerewitinoff-aktiven Wasserstoffatomen und einem Molekulargewicht von 50 bis 500 g/mol als Komponente A3, - optionally one of the components Al and A2 different compound with at least two Zerewitinoff-active hydrogen atoms and a molecular weight of 50 to 500 g / mol as component A3,
Komponente B enthaltend oder bestehend aus Di- und/oder Polyisocyanaten mit einem NCO- Gehalt nach EN ISO 11909 (2007) von 15 bis 45 Gew.-% bezogen auf Komponente B, Component B containing or consisting of di- and / or polyisocyanates with an NCO content according to EN ISO 11909 (2007) of 15 to 45% by weight based on component B,
0,04 bis 1,0 Gew.-%, bezogen auf die Zusammensetzung, einer Protonensäure als Komponente C, sowie optional einer Komponente D enthaltend Hilfsstoffe, 0.04 to 1.0% by weight, based on the composition, of a protic acid as component C, and optionally a component D containing auxiliaries,
bei einer Kennzahl von 450 bis 850. with a code from 450 to 850.
Unter einer verbesserten Lagerbeständigkeit wird verstanden, dass sich die dynamische Viskosität des Prepolymers nach einer Lagerung für sechs Monate bei 25 °C unter Schutzgasatmosphäre um nicht mehr als 55 % erhöht. Diese Lagerbedingungert können simuliert werden, indem eine Probe bei 80 °C über einen Zeitraum von 3 Tagen unter Stickstoffatmosphäre gelagert wird. Darüber hinaus soll der NCO-Gehalt des Prepolymers während einer Lagerung bei den oben genannten Bedingungen um nicht mehr als 10 % sinken, so dass die Reaktivität des Prepolymers auch nach der Lagerung ausreichend hoch für die Herstellung eines Polyurethan- Integralschaumstoffs ist. An improved storage stability is understood to mean that the dynamic viscosity of the prepolymer changes after storage for six months at 25 ° C. under a protective gas atmosphere not increased by more than 55%. These storage conditions can be simulated by storing a sample at 80 ° C for a period of 3 days under a nitrogen atmosphere. In addition, the NCO content of the prepolymer should not decrease by more than 10% during storage under the conditions mentioned above, so that the reactivity of the prepolymer is sufficiently high for the production of a polyurethane integral foam even after storage.
Unter der Isocyanat- Kennzahl (auch Kennzahl oder Isocyanat-Index genannt) wird der Quotient aus der tatsächlich eingesetzten Stoffmenge [Mol] an Isocyanat-Gruppen und der tatsächlich eingesetzten Stoffmenge [Mol] an Isocyanat-reaktiven Gruppen, multipliziert mit 100, verstanden: Kennzahl = (Mole Isocyanat-Gruppen / Mole Isocyanat-reaktive Gruppen) * 100 The isocyanate index (also called index or isocyanate index) is the quotient of the amount of substance [mol] of isocyanate groups actually used and the amount of substance [mol] of isocyanate-reactive groups actually used, multiplied by 100: index = (Moles of isocyanate groups / moles of isocyanate-reactive groups) * 100
Der NCO-Wert (auch: NCO-Gehalt, Isocyanatgehalt) wird bestimmt mittels EN ISO 11909:2007. Falls nicht anders angegeben, handelt es sich um die Werte bei 25°C. The NCO value (also: NCO content, isocyanate content) is determined using EN ISO 11909: 2007. Unless otherwise stated, the values are at 25 ° C.
Komponente Al Component Al
Komponente Al ist ein Polyoxymethylen-Polyoxyalkylen-Blockcopolymer mit einer Hydro xylzahl gemäß DIN 53240-2 (November 2007) von 20 mg KOH/g bis 200 mg KOH/g, bevorzugt von 30 mg KOH/g bis 150 mg KOH/g, weiter bevorzugt von 40 mg KOH/g bis 100 mg KOH/g. Bevorzugt enthält die Zusammensetzung zur Herstellung des Prepolymers 10,50 Gew.-% bis 30,50 Gew.-% von Komponente Al, bezogen auf die Summe aller Komponenten in der Zusammensetzung. Polyoxymethylen-Polyoxyalkylen-Blockcopolymere im Sinne der Erfindung bezeichnen polymere Verbindungen, die mindestens einen Polyoxymethylen-Block sowie mindestens einen zusätzlichen Polyoxyalkylen- bzw. Polyoxyalkylencarbonat-Block enthalten und vorzugsweise ein im vierstelligen Bereich liegendes Molekulargewicht nicht überschreiten. Component Al is a polyoxymethylene-polyoxyalkylene block copolymer with a hydroxyl number according to DIN 53240-2 (November 2007) of 20 mg KOH / g to 200 mg KOH / g, preferably from 30 mg KOH / g to 150 mg KOH / g, further preferably from 40 mg KOH / g to 100 mg KOH / g. The composition for producing the prepolymer preferably contains 10.50% by weight to 30.50% by weight of component Al, based on the sum of all components in the composition. Polyoxymethylene-polyoxyalkylene block copolymers for the purposes of the invention refer to polymeric compounds which contain at least one polyoxymethylene block and at least one additional polyoxyalkylene or polyoxyalkylene carbonate block and preferably do not exceed a four-digit molecular weight.
Bevorzugt wird Komponente Al durch katalytische Anlagerung von Alkylenoxiden sowie gegebenenfalls weiteren Comonomeren an wenigstens eine polymere Formaldehyd- Starterverbindung, welche wenigstens eine terminale Hydroxylgruppe aufweist, in Gegenwart eines Doppelmetallcyanid (DMC)-Katalysators hergestellt, wobei Component Al is preferably produced by the catalytic addition of alkylene oxides and optionally further comonomers onto at least one polymeric formaldehyde starter compound which has at least one terminal hydroxyl group in the presence of a double metal cyanide (DMC) catalyst, wherein
(i) in einem ersten Schritt der DMC-Katalysator in Gegenwart der polymeren Formaldehyd- Starterverbindung bei einer Aktivierungstemperatur (Tact) von 20 bis 120 °C aktiviert wird, wobei zur Aktivierung des DMC-Katalysators eine Teilmenge (bezogen auf die Gesamtmenge der bei der Aktivierung und Polymerisation eingesetzten Menge an Alkylenoxiden) von einem oder mehreren Alkylenoxiden zugesetzt wird („Aktivierung“), (i) In a first step, the DMC catalyst is activated in the presence of the polymeric formaldehyde starter compound at an activation temperature (Tact) of 20 to 120 ° C, with a partial amount (based on the total amount of the Activation and polymerization, the amount of alkylene oxides used) is added by one or more alkylene oxides ("activation"),
(ii) in einem zweiten Schritt ein oder mehrere Alkylenoxide sowie gegebenenfalls weitere Comonomere zu der aus Schritt (i) resultierenden Mischung zugesetzt werden, wobei die in Schritt (ii) eingesetzten Alkylenoxide verschieden sind von den bei Schritt (i) eingesetzten Alkylenoxiden („Polymerisation“), Als polymere Formaldehyd-Starterverbindung eignen sich grundsätzlich solche oligomeren und polymeren Formen des Formaldehyds, welche wenigstens eine terminale Flydroxylgruppe zur Reaktion mit den Alkylenoxiden und den gegebenenfalls weiteren Comonomeren aufweisen. Unter dem Begriff „terminale Hydroxylgruppe“ wird insbesondere eine terminale Halbacetal- Funktionalität verstanden, welche sich als Strukturmerkmal über die Polymerisation des Formaldehyds ergibt. Beispielsweise können die Starterverbindungen Oligomere und Polymere des Formaldehyds der allgemeinen Formel HO (CH20)n-H sein, wobei n für eine ganze Zahl > 2 steht und wobei polymeres Formaldehyd typischerweise n > 8 Wiederholungseinheiten aufweist. (ii) in a second step, one or more alkylene oxides and, if appropriate, further comonomers are added to the mixture resulting from step (i), the alkylene oxides used in step (ii) being different from the alkylene oxides used in step (i) (“polymerization "), Suitable polymeric formaldehyde starter compounds are in principle those oligomeric and polymeric forms of formaldehyde which have at least one terminal hydroxyl group for reaction with the alkylene oxides and any further comonomers. The term “terminal hydroxyl group” is understood to mean, in particular, a terminal hemiacetal functionality which results as a structural feature via the polymerization of the formaldehyde. For example, the starter compounds can be oligomers and polymers of formaldehyde of the general formula HO (CH 2 O) nH, where n is an integer> 2 and where polymeric formaldehyde typically has n> 8 repeating units.
Bevorzugte polymere Formaldehyd-Starterverbindungen weisen im Allgemeinen Molmassen von 62 bis 30000 g/mol, bevorzugt von 62 bis 12000 g/mol, besonders bevorzugt von 242 bis 6000 g/mol und ganz besonders bevorzugt von 242 bis 3000 g/mol auf und umfassen von 2 bis 1000, bevorzugt von 2 bis 400, besonders bevorzugt von 8 bis 200 und ganz besonders bevorzugt von 8 bis 100 Oxymethylen-Wiederholungseinheiten. Die eingesetzten Starterverbindungen haben typischerweise eine Funktionalität (F) von 1 bis 3, in bestimmten Fällen können diese aber auch höherfunktionell sein, also eine Funktionalität > 3 besitzen. Bevorzugt werden offenkettige polymere Formaldehyd-Starterverbindungen mit terminalen Hydroxylgruppen eingesetzt, welche eine Funktionalität von 1 bis 10, bevorzugt von 1 bis 5, besonders bevorzugt von 2 bis 3 haben. Ganz besonders bevorzugt werden lineare polymere Formaldehyd-Starterverbindungen eingesetzt, welche eine Funktionalität von 2 aufweisen. Die Funktionalität F entspricht der Anzahl an OH- Endgruppen pro Molekül. Preferred polymeric formaldehyde starter compounds generally have molecular weights from 62 to 30,000 g / mol, preferably from 62 to 12,000 g / mol, particularly preferably from 242 to 6000 g / mol and very particularly preferably from 242 to 3000 g / mol and include from 2 to 1000, preferably from 2 to 400, particularly preferably from 8 to 200 and very particularly preferably from 8 to 100 repeating oxymethylene units. The starter compounds used typically have a functionality (F) of 1 to 3, but in certain cases they can also be more functional, that is to say have a functionality> 3. Open-chain polymeric formaldehyde starter compounds with terminal hydroxyl groups, which have a functionality of 1 to 10, preferably 1 to 5, particularly preferably 2 to 3, are preferably used. Linear polymeric formaldehyde starter compounds which have a functionality of 2 are very particularly preferably used. The functionality F corresponds to the number of OH end groups per molecule.
Die Herstellung der polymeren Formaldehyd-Starterverbindungen, welche für das Verfahren zur Herstellung von Komponente Al eingesetzt werden, kann nach bekannten Verfahren erfolgen (vgl. z.B. M. Haubs et. al., 2012, Polyoxymethylenes, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry; G. Reus et. al., 2012, Formaldehyde, ibid). Die Formaldehyd-Starterverbindungen können grundsätzlich auch in Form eines Copolymers eingesetzt werden, wobei als Comonomere neben Formaldehyd beispielsweise 1,4-Dioxan, oder 1,3-Dioxolan einpolymerisiert sind. Weitere geeignete Formaldehyd-Copolymere sind Copolymere des Formaldehyds sowie des Trioxans mit cyclischen und/oder linearen Formalen, wie beispielsweise Butandiolformal, oder Epoxiden. Es ist ebenfalls denkbar, dass als Comonomere höhere homologe Aldehyde, wie beispielweise Acetaldehyd, Propionaldehyd, etc., in das Formaldehyd-Polymer eingebaut sind. Ebenfalls ist es denkbar, dass Formaldehyd-Starterverbindungen wiederum ausgehend von H funktionellen Starterverbindungen hergestellt werden, insbesondere lassen sich hierbei durch den Einsatz von mehrwertigen Starterverbindungen polymere Formaldehyd-Starterverbindungen mit einer Hydroxy-Endgruppen-Funktionalität F > 2 erhalten (vgl. z.B. WO 1981001712 Al, Bull. Chem. Soc. J„ 1994, 67, 2560-2566, US 3436375, JP 03263454, JP 2928823). The preparation of the polymeric formaldehyde starter compounds which are used for the process for the preparation of component Al can be carried out according to known processes (cf., for example, M. Haubs et. Al., 2012, Polyoxymethylenes, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry; G. Reus et. al., 2012, Formaldehyde, ibid). The formaldehyde starter compounds can in principle also be used in the form of a copolymer, 1,4-dioxane or 1,3-dioxolane, for example, being copolymerized as comonomers in addition to formaldehyde. Further suitable formaldehyde copolymers are copolymers of formaldehyde and of trioxane with cyclic and / or linear formals, such as, for example, butanediol formal, or epoxides. It is also conceivable that higher homologous aldehydes, such as, for example, acetaldehyde, propionaldehyde, etc., are incorporated into the formaldehyde polymer as comonomers. It is also conceivable that formaldehyde starter compounds are in turn prepared starting from H-functional starter compounds; in particular, by using polyvalent starter compounds, polymeric formaldehyde starter compounds with a Hydroxy end group functionality F> 2 obtained (cf., for example, WO 1981001712 A1, Bull. Chem. Soc. J "1994, 67, 2560-2566, US 3436375, JP 03263454, JP 2928823).
Für das Verfahren zur Herstellung von Komponente Al können auch Gemische unterschiedlicher polymerer Formaldehyd-Starterverbindungen oder Gemische mit anderen H-funktionellen Starterverbindungen eingesetzt werden. Als geeignete H-funktionelle Startersubstanz („Starter“) können Verbindungen mit für die Alkoxylierung aktiven H- Atomen eingesetzt werden, die eine Molmasse von 18 bis 4500 g/mol, bevorzugt von 62 bis 2500 g/mol und besonders bevorzugt von 62 bis 1000 g/mol aufweisen. Für die Alkoxylierung aktive Gruppen mit aktiven H-Atomen sind beispielsweise -OH, -NH2 (primäre Amine), -NH- (sekundäre Amine), -SH und -C02H, bevorzugt sind -OH und -NH2, besonders bevorzugt ist -OH. Als H-funktionelle Startersubstanz wird beispielsweise eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus ein- oder mehrwertigen Alkoholen, mehrwertigen Aminen, mehrwertigen Thiolen, Aminoalkohole, Thioalkohole, Hydroxyester, Polyetherpolyole, Polyesterpolyole, Polyesteretherpolyole, Polyethercarbonatpolyole, Polycarbonatpolyole, Polycarbonate, Polyethylenimine, Polyetheramine, Polytetrahydrofurane (z. B. PolyTHF® der BASF), Polytetrahydrofuranamine, Polyetherthiole, Polyacrylatpolyole, Ricinusöl, das Mono- oder Diglycerid von Ricinolsäure, Monoglyceride von Fettsäuren, chemisch modifizierte Mono-, Di- und/oder Triglyceride von Fettsäuren, und C1-C24 Alkyl-Fettsäureester, die im Mittel mindestens 2 OH-Gruppen pro Molekül enthalten, eingesetzt. Mixtures of different polymeric formaldehyde starter compounds or mixtures with other H-functional starter compounds can also be used for the process for producing component Al. Suitable H-functional starter substances (“starters”) which can be used are compounds with H atoms active for the alkoxylation, which have a molar mass of 18 to 4500 g / mol, preferably 62 to 2500 g / mol and particularly preferably 62 to 1000 have g / mol. Groups with active H atoms which are active for the alkoxylation are, for example, -OH, -NH2 (primary amines), -NH- (secondary amines), -SH and -C02H, preferred are -OH and -NH2, and -OH is particularly preferred. As H-functional starter substance, for example, one or more compounds are selected from the group consisting of monohydric or polyhydric alcohols, polyhydric amines, polyhydric thiols, amino alcohols, thioalcohols, hydroxyesters, polyether polyols, polyester polyols, polyester ether polyols, polyether carbonate polyols, polycarbonate polyols, polycarbonates, polyethylene imines, polyether amines , Polytetrahydrofurans (e.g. PolyTHF® from BASF), polytetrahydrofuranamines, polyether thiols, polyacrylate polyols, castor oil, the mono- or diglyceride of ricinoleic acid, monoglycerides of fatty acids, chemically modified mono-, di- and / or triglycerides of fatty acids, and C1- C24 alkyl fatty acid esters containing on average at least 2 OH groups per molecule are used.
Bekanntlich polymerisiert Formaldehyd bereits durch die Gegenwart geringer Wasserspuren. In wässriger Fösung bildet sich daher in Abhängigkeit von Konzentration und Temperatur der Fösung ein Gemisch von Oligomeren und Polymeren unterschiedlicher Kettenlängen, welche mit molekularem Formaldehyd und Formaldehyd-Hydrat im Gleichgewicht stehen. Sogenanntes Paraformaldehyd fällt hierbei als ein weißer, schlecht-löslicher Feststoff, aus der Fösung aus und stellt in der Regel ein Gemisch linearer Formaldehyd-Polymere mit n = 8 bis 100 Oxymethylen- Wiederholungseinheiten dar. It is known that formaldehyde polymerizes even in the presence of small traces of water. In aqueous solution, depending on the concentration and temperature of the solution, a mixture of oligomers and polymers of different chain lengths is formed, which are in equilibrium with molecular formaldehyde and formaldehyde hydrate. So-called paraformaldehyde precipitates out of the solution as a white, poorly soluble solid and is usually a mixture of linear formaldehyde polymers with n = 8 to 100 oxymethylene repeat units.
In einer Ausführungsform wird polymeres Formaldehyd bzw. sogenanntes Paraformaldehyd, welches kommerziell und kostengünstig erhältlich ist, direkt als Starterverbindung eingesetzt. Insbesondere lassen sich über das Molekulargewicht und die Endgruppenfunktionalität der polymeren Formaldehyd-Starterverbindung Polyoxymethylen-Blöcke mit definiertem Molgewicht und Funktionalität in das Produkt einbringen. In one embodiment, polymeric formaldehyde or so-called paraformaldehyde, which is commercially available and inexpensive, is used directly as the starter compound. In particular, polyoxymethylene blocks with a defined molecular weight and functionality can be introduced into the product via the molecular weight and the end group functionality of the polymeric formaldehyde starter compound.
Vorteilhafterweise kann hierbei im Verfahren zur Herstellung von Komponente Al die Fänge des Polyoxymethylen-Blocks einfach über das Molekulargewicht der eingesetzten Formaldehyd- Starterverbindung gesteuert werden. Vorzugsweise werden hierbei lineare Formaldehyd- Starterverbindungen der allgemeinen Formel H0-(CH20)n-H, wobei n für eine ganze Zahl > 2 steht, bevorzugt mit n = 2 bis 1000, besonders bevorzugt mit n = 2 bis 400 und ganz besonders bevorzugt mit n = 8 bis 100, mit zwei terminalen Hydroxylgruppen eingesetzt. Insbesondere können als Starterverbindung auch Gemische von polymeren Formaldehyd-Verbindungen der Formel HO-(CH20)n-H mit jeweils unterschiedlichen Werten für n eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die eingesetzten Gemische von polymeren Formaldehyd- Starterverbindungen der Formel HO-(CH20)n-H wenigstens 1 Gew-%, bevorzugt wenigstens 5 Gew.-% und besonders bevorzugt wenigstens 10 Gew.-% an polymeren Formaldehyd- Verbindungen mit n > 20. Advantageously, in the process for the production of component Al, the catches of the polyoxymethylene block can be controlled simply via the molecular weight of the formaldehyde starter compound used. Linear formaldehyde Starter compounds of the general formula H0- (CH 2 0) nH, where n is an integer> 2, preferably with n = 2 to 1000, particularly preferably with n = 2 to 400 and very particularly preferably with n = 8 to 100, with two terminal hydroxyl groups used. In particular, mixtures of polymeric formaldehyde compounds of the formula HO- (CH 2 O) nH, each with different values for n, can also be used as starter compounds. In a preferred embodiment, the mixtures of polymeric formaldehyde starter compounds of the formula HO- (CH 2 O) nH used contain at least 1% by weight, preferably at least 5% by weight and particularly preferably at least 10% by weight, of polymeric formaldehyde compounds with n> 20.
Über das Verfahren zur Herstellung von Komponente Al können insbesondere Polyoxymethylen- Blockcopolymere erhalten werden, welche eine A-B-A Blockstruktur umfassend einen inneren Polyoxymethylen-Block (B) und äußere oligomere Blöcke (A) aufweisen. Es ist ebenso möglich, dass Formaldehyd-Starterverbindungen mit einer Hydroxy-Endgruppen-Funktionalität F > 2 eingesetzt werden, worüber sich folglich homologe Blockstrukturen B(-A)y mit einer Anzahl y > 2 an äußeren oligomeren Blöcken (A), die entsprechend aus der Funktionalität der eingesetzten Formaldehyd-Starterverbindung resultiert, darstellen lassen. Ebenso ist es grundsätzlich möglich, dass Formaldehyd-Starterverbindungen mit einer Funktionalität F < 2 eingesetzt werden, dies können beispielweise auch lineare Formaldehyd-Starterverbindungen mit F = 1 sein, welche an einem Kettenende mit einer Schutzgruppe oder durch andere chemische Reste substituiert sind. In particular, polyoxymethylene block copolymers which have an A-B-A block structure comprising an inner polyoxymethylene block (B) and outer oligomeric blocks (A) can be obtained via the process for producing component Al. It is also possible to use formaldehyde starter compounds with a hydroxyl end group functionality F> 2, which consequently results in homologous block structures B (-A) y with a number y> 2 of outer oligomeric blocks (A), which are correspondingly derived from the functionality of the formaldehyde starter compound used can be shown. It is also possible in principle to use formaldehyde starter compounds with a functionality F <2; this can also be, for example, linear formaldehyde starter compounds with F = 1, which are substituted at one end of the chain with a protective group or by other chemical radicals.
Bevorzugt besteht Komponente Al aus einem Polyoxymethylen-Polypropylenoxid- Blockcopolymer oder ein Polyoxymethylen-Polyoxyalkylencarbonat-Blockcopolymer, wobei das Blockcopolymer bevorzugt zwei endständige Polyoxyalkylenblöcke aufweist. Component Al preferably consists of a polyoxymethylene-polypropylene oxide block copolymer or a polyoxymethylene-polyoxyalkylene carbonate block copolymer, the block copolymer preferably having two terminal polyoxyalkylene blocks.
Vorzugsweise stellen die äußeren oligomeren Blöcke (A) Polyoxyalkylen- oder Polyoxyalkylencarbonat-Blöcke dar, wobei als Polyoxyalkylen- oder Polyoxyalkylencarbonat- Blöcke im Sinne der Erfindung auch solche Blöcke verstanden werden, in welche (geringe) Anteile weiterer Comonomere, im Allgemeinen weniger als 50 mol-%, bevorzugt weniger als 25 mol-%, bezogen auf die Gesamtmenge aller im oligomeren Block vorliegenden Wiederholungseinheiten, einpolymerisiert sind. The outer oligomeric blocks (A) are preferably polyoxyalkylene or polyoxyalkylene carbonate blocks, polyoxyalkylene or polyoxyalkylene carbonate blocks in the context of the invention also being understood as meaning those blocks in which (small) proportions of further comonomers, generally less than 50 mol -%, preferably less than 25 mol%, based on the total amount of all repeat units present in the oligomeric block, are polymerized.
Ein Polyoxyalkylencarbonat-Block im Sinne der Erfindung bezeichnet eine polymere Struktureinheit 0[(C2R1R2R3R40)x(C02)(C2R1R2R3R40)y]z-, mit x > 1, y > 0 und z > 1, wobei R1, R2, R3 und R4 unabhängig voneinander Wasserstoff, ein gegebenenfalls zusätzliches Heteroatom wie Stickstoff, Sauerstoff, Silizium, Schwefel oder Phosphor enthaltender Alkyl- oder Arylrest sein und sich in verschiedenen Wiederholungseinheiten unterscheiden können. Der Begriff "Alkyl" umfasst allgemein im Zusammenhang der gesamten Erfindung Substituenten aus der Gruppe n- Alkyl wie Methyl, Ethyl oder Propyl, verzweigtes Alkyl und/oder Cycloalkyl. Der Begriff "Aryl" umfasst allgemein im Zusammenhang der gesamten Erfindung Substituenten aus der Gruppe einkernige Carbo- oder Heteroarylsubstituenten wie Phenyl und/oder mehrkernige Carbo- oder Heteroarylsubstituenten, die gegebenenfalls mit weiteren Alkylgruppen und/oder Heteroatomen wie Stickstoff, Sauerstoff, Silizium, Schwefel oder Phosphor substituiert sein können. Die Reste R1, R2, R3 und R4 können innerhalb einer Wiederholungseinheit so miteinander verknüpft sein, dass sie zyklische Strukturen ausbilden, wie beispielsweise einen Cycloalkyl-Rest, der über zwei benachbarte Kohlenstoffatome in die Polymerkette eingebaut ist. A polyoxyalkylene carbonate block within the meaning of the invention denotes a polymeric structural unit 0 [(C 2 R 1 R 2 R 3 R 4 0) x (C0 2 ) (C 2 R 1 R 2 R 3 R 4 0) y ] z -, where x> 1, y> 0 and z> 1, where R 1 , R 2 , R 3 and R 4 independently of one another are hydrogen, an optionally additional heteroatom such as nitrogen, oxygen, silicon, sulfur or phosphorus-containing alkyl or aryl radical and can differ in different repetition units. The term "alkyl" generally includes, in the context of the entire invention, substituents from the group n-alkyl such as methyl, ethyl or propyl, branched alkyl and / or cycloalkyl. In the context of the entire invention, the term "aryl" generally encompasses substituents from the group consisting of mononuclear carbo or heteroaryl substituents such as phenyl and / or polynuclear carbo or heteroaryl substituents, optionally with further alkyl groups and / or heteroatoms such as nitrogen, oxygen, silicon, sulfur or Phosphorus can be substituted. The radicals R 1 , R 2 , R 3 and R 4 can be linked to one another within a repeating unit in such a way that they form cyclic structures, such as, for example, a cycloalkyl radical that is incorporated into the polymer chain via two adjacent carbon atoms.
Bevorzugt erfolgt die Aktivierung des DMC-Katalysators in Gegenwart der polymeren Formaldehyd-Starterverbindung. Die Starterverbindung und der DMC- Katalysator können hierbei gegebenenfalls in einem Suspensionsmittel suspendiert sein. Ebenso ist es auch möglich eine weitere flüssige Starterverbindung („Costarter“) im Gemisch einzusetzen, wobei der DMC- Katalysator und die polymere Formaldehyd-Starterverbindung in dieser suspendiert sind. The DMC catalyst is preferably activated in the presence of the polymeric formaldehyde starter compound. The starter compound and the DMC catalyst can optionally be suspended in a suspension medium. It is also possible to use a further liquid starter compound (“costarter”) in the mixture, the DMC catalyst and the polymeric formaldehyde starter compound being suspended in this.
Die Aktivierung des DMC-Katalysators erfolgt erfindungsgemäß bei einer Aktivierungstemperatur Tact im Bereich von 20 bis 120 °C, bevorzugt bei 30 bis 120 °C, besonders bevorzugt bei 40 bis 100 °C und ganz besonders bevorzugt bei 60 bis 100 °C. According to the invention, the DMC catalyst is activated at an activation temperature Tact in the range from 20 to 120.degree. C., preferably from 30 to 120.degree. C., particularly preferably from 40 to 100.degree. C. and very particularly preferably from 60 to 100.degree.
Unter„Aktivierung“ des DMC-Katalysators ist ein Schritt zu verstehen, bei dem eine Teilmenge Alkylenoxid bei der spezifischen Aktivierungstemperatur zur DMC-Katalysator-Suspension zugegeben wird und dann die Zugabe des Alkylenoxids unterbrochen wird, wobei aufgrund einer folgenden exothermen chemischen Reaktion eine Wärmeentwicklung, die zu einer Temperaturspitze („Hotspot“) führen kann, sowie aufgrund der Umsetzung von Alkylenoxid ein Druckabfall im Reaktor beobachtet wird. "Activation" of the DMC catalyst is to be understood as a step in which a partial amount of alkylene oxide is added to the DMC catalyst suspension at the specific activation temperature and the addition of the alkylene oxide is then interrupted, with the development of heat due to a subsequent exothermic chemical reaction, which can lead to a temperature spike (“hotspot”) and a pressure drop in the reactor is observed due to the conversion of alkylene oxide.
Für das Verfahren zur Herstellung von Komponente Al geeignete DMC-Katalysatoren zur Verwendung in der Homopolymerisation von Alkylenoxiden sind im Prinzip aus dem Stand der Technik bekannt (siehe z.B. US-A 3 404 109, US-A 3 829 505, US-A 3 941 849 und US-A 5 158 922). DMC-Katalysatoren, die z.B. in US-A 5 470 813, EP-A 700 949, EP-A 743 093, EP A 761 708, WO 97/40086, WO 98/16310 und WO 00/47649 beschrieben sind, besitzen eine sehr hohe Aktivität in der Polymerisation von Alkylenoxiden und ggf. der Copolymerisation von Alkylenoxiden mit geeigneten Comonomeren und ermöglichen die Herstellung von Polyoxymethylen-Copolymeren bei sehr geringen Katalysatorkonzentrationen, so dass eine Abtrennung des Katalysators aus dem fertigen Produkt i. a. nicht mehr erforderlich ist. Ein typisches Beispiel sind die in EP-A 700 949 beschriebenen hochaktiven DMC-Katalysatoren, die neben einer Doppelmetallcyanid-Verbindung (z.B. Zinkhexacyanocobaltat(III)) und einem organischen Komplexliganden (z.B. tert. -Butanol) noch einen Polyether mit einem zahlenmittlerem Molekulargewicht größer als 500 g/mol enthalten. Bevorzugt werden zur Synthese von Komponenten Al DMC-Katalysatoren eingesetzt, die unter Zusatz einer Base, bevorzugt KOH, hergestellt wurden. Ein solcher besonders bevorzugter DMC-Katalysator ist ein solcher gemäß Beispiel 6 der WO 01/80994 Al. Bevorzugt wird ein DMC-Katalysaor enthaltend Zinkhexacyanocobaltat, tert-Butanol und Polypropylenglycold mit einem zahlengemittelten Molekulargewicht von ca. 1000 g/mol zur Synthese von Komponente Al eingesetzt. DMC catalysts suitable for the process for producing component Al for use in the homopolymerization of alkylene oxides are known in principle from the prior art (see, for example, US Pat. No. 3,404,109, US Pat. No. 3,829,505, US Pat. No. 3,941 849 and US-A 5 158 922). DMC catalysts, which are described, for example, in US Pat. No. 5,470,813, EP-A 700 949, EP-A 743 093, EP A 761 708, WO 97/40086, WO 98/16310 and WO 00/47649 have a very high activity in the polymerization of alkylene oxides and possibly the copolymerization of alkylene oxides with suitable comonomers and enable the production of polyoxymethylene copolymers with very low catalyst concentrations, so that separation of the catalyst from the finished product is generally no longer necessary. A typical example are the highly active DMC catalysts described in EP-A 700 949, which in addition to a double metal cyanide compound (for example zinc hexacyanocobaltate (III)) and a organic complex ligands (e.g. tert-butanol) also contain a polyether with a number average molecular weight greater than 500 g / mol. Preference is given to using Al DMC catalysts for the synthesis of components which have been prepared with the addition of a base, preferably KOH. Such a particularly preferred DMC catalyst is one according to Example 6 of WO 01/80994 A1. A DMC catalyst containing zinc hexacyanocobaltate, tert-butanol and polypropylene glycol with a number-average molecular weight of approx. 1000 g / mol is preferably used for the synthesis of component Al.
Die Konzentration an eingesetztem DMC-Katalysator beträgt typischerweise 10 bis 10000 ppm, besonders bevorzugt 20 bis 5000 ppm und höchst bevorzugt 50 bis 2000 ppm, bezogen auf die Masse des herzu stellenden Polyoxymethylen-Block-Copolymers. Je nach Anforderungsprofil der nachgeschalteten Anwendung kann der DMC-Katalysator im Produkt belassen oder (teilweise) abgetrennt werden. Die (teilweise) Abtrennung des DMC-Katalysators kann beispielsweise durch Behandlung mit Adsorbentien und/oder Filtration erfolgen. Verfahren zur Abtrennung von DMC- Katalysatoren sind beispielsweise beschrieben in US-A 4,987,271, DE-A 3132258, EP-A 0 406 440, US-A 5,391,722, US-A 5,099,075, US-A 4,721,818, US-A 4,877,906 und EP-A 0 385 619. Erfindungsgemäß bevorzugt enthält die Komponente Al sowie gegebenenfalls auch weitere Komponenten der Komponente A einen Restgehalt an DMC-Katalysator(en), sodass die Komponente A insgesamt einen Gehalt an DMC-Katalysator(en) von 10 bis 5.000 ppm enthält, bevorzugt von 10 bis 3.000 ppm, jeweils bezogen auf die Komponente A. The concentration of DMC catalyst used is typically 10 to 10000 ppm, particularly preferably 20 to 5000 ppm and most preferably 50 to 2000 ppm, based on the mass of the polyoxymethylene block copolymer to be produced. Depending on the requirements of the downstream application, the DMC catalyst can be left in the product or (partially) separated off. The (partial) separation of the DMC catalyst can take place, for example, by treatment with adsorbents and / or filtration. Processes for the separation of DMC catalysts are described, for example, in US-A 4,987,271, DE-A 3132258, EP-A 0 406 440, US-A 5,391,722, US-A 5,099,075, US-A 4,721,818, US-A 4,877,906 and EP- A 0 385 619. According to the invention, component Al and optionally also further components of component A contain a residual content of DMC catalyst (s), so that component A has a total content of DMC catalyst (s) of 10 to 5,000 ppm, preferably from 10 to 3,000 ppm, based in each case on component A.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde zumindest Komponente Al in Anwesenheit eines Doppelmetallcyanid-Katalysators hergestellt und die Komponente Al enthält diesen Doppelmetallcyanid- Katalysator zumindest noch teilweise, wobei der Gehalt an Doppelmetallcyanid-Katalysator bezogen auf die Komponente A 10 bis 5000 ppm, bevorzugt 1000 bis 2500 ppm, beträgt und der Gehalt an Doppelmetallcyanid-Katalysator anhand der nach DIN-ISO 17025 (August 2005) festgestellten Menge des Gehalts an Metall aus dem Doppelmetallcyanid-Katalysator ermittelt wird. Der Menge des Gehalts an Metall aus dem DMC- Katalysator kann entweder für die gesamte Polyolkomponente A ermittelt werden oder alternativ für jede der Komponenten Al und A2 gesondert. Mit den Angaben über den Gehalt an Metall aus dem DMC-Katalysator und dem Molekulargewicht des DMC-Katalysators kann dann die Menge an Katalysator berechnet werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass Doppelmetallcyanid- Katalysatoren verschiedene Metalle in jeweils unterschiedlichen Mengen enthalten können. Wurde die Konzentration des Doppelmetallcyanid-Katalysators für die Polyolkomponenten Al oder A2 einzeln ermittelt, kann die gewichtsbezogene Konzentration des Doppelmetallcyanid-Katalysators für die Polyolkomponente A insgesamt über den gewichtsbezogenen Mittelwert berechnet werden. Als Epoxid (Alkylenoxid) werden für die Herstellung der Polyoxymethylen-Polyoxyalklyen- Blockcopolymere bevorzugt Verbindungen der allgemeinen Formel (I): In a preferred embodiment of the process according to the invention, at least component Al was prepared in the presence of a double metal cyanide catalyst and component Al still contains this double metal cyanide catalyst at least partially, the content of double metal cyanide catalyst based on component A being 10 to 5000 ppm, preferably 1000 up to 2500 ppm, and the content of double metal cyanide catalyst is determined on the basis of the amount of metal content of the double metal cyanide catalyst determined in accordance with DIN-ISO 17025 (August 2005). The amount of metal content in the DMC catalyst can either be determined for the entire polyol component A or, alternatively, separately for each of the components A1 and A2. The amount of catalyst can then be calculated using the information on the content of metal in the DMC catalyst and the molecular weight of the DMC catalyst. It should be noted that double metal cyanide catalysts can contain different metals in different amounts. If the concentration of the double metal cyanide catalyst for the polyol components A1 or A2 was determined individually, the weight-related concentration of the double metal cyanide catalyst for the polyol component A can be calculated as a whole using the weight-related average. Compounds of the general formula (I) are preferred as epoxide (alkylene oxide) for the production of the polyoxymethylene-polyoxyalkylene block copolymers:
eingesetzt, wobei R1, R2, R3 und R4 unabhängig voneinander für Wasserstoff oder einen gegebenenfalls zusätzliche Heteroatome wie Stickstoff, Sauerstoff, Silizium, Schwefel oder Phosphor enthaltenden Alkyl- oder Arylrest stehen und ggf. so miteinander verknüpft sein können, dass sie zyklische Strukturen ausbilden, wie beispielsweise ein Cycloalkylenoxid. used, where R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are independently hydrogen or an optionally additional heteroatoms such as nitrogen, oxygen, silicon, sulfur or phosphorus-containing alkyl or aryl radical and can optionally be linked to one another so that they form cyclic structures, such as a cycloalkylene oxide.
Bevorzugt werden solche Alkylenoxide eingesetzt, welche sich für die Polymerisation in Gegenwart eines DMC-Katalysators eignen. Werden verschiedene Alkylenoxide verwendet, so können diese entweder als Mischung oder nacheinander zudosiert werden. Bei letzterer Dosierweise können die Polyetherketten des hierüber erhaltenen Polyoxymethylen- Polyoxyalkylen-Blockcopolymers ihrerseits ebenfalls eine Blockstruktur aufweisen. Alkylene oxides which are suitable for the polymerization in the presence of a DMC catalyst are preferably used. If different alkylene oxides are used, they can be metered in either as a mixture or one after the other. With the latter metering method, the polyether chains of the polyoxymethylene-polyoxyalkylene block copolymer obtained in this way can for their part likewise have a block structure.
Allgemein können Alkylenoxide (Epoxide) mit 2-24 Kohlenstoffatomen eingesetzt werden. Bei den Alkylenoxiden mit 2-24 Kohlenstoffatomen handelt es sich beispielsweise um eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylenoxid, Propylenoxid, 1- Butenoxid, 2,3-Butenoxid, 2-Methyl-l,2-propenoxid (Isobutenoxid), 1-Pentenoxid, 2,3-Pentenoxid, 2-Methyl-l,2-butenoxid, 3-Methyl-l,2-butenoxid, 1 -Hexenoxid, 2,3-Hexenoxid, 3,4-Hexenoxid, 2- Methyl-l,2-pentenoxid, 4-Methyl-l,2-pentenoxid, 2-Ethyl-l,2-butenoxid, 1-Heptenoxid, 1- Octenoxid, 1 -Nonenoxid, 1-Decenoxid, 1-Undecenoxid, 1-Dodecenoxid, 4-Methyl-l,2-pentenoxid, Butadienmonoxid, Isoprenmonoxid, Cyclopentenoxid, Cyclohexenoxid, Cycloheptenoxid, Cyclooctenoxid, Styroloxid, Methylstyroloxid, Pinenoxid, ein- oder mehrfach epoxidierte Fette als Mono-, Di- und Triglyceride, epoxidierte Fettsäuren, Cl-C24-Ester von epoxidierten Fettsäuren, Epichlorhydrin, Glycidol, und Derivate des Glycidols wie beispielsweise Methylglycidylether, Ethylglycidylether, 2-Ethylhexylglycidylether, Allylglycidylether, Glycidylmethacrylat sowie epoxidfunktionelle Alkyoxysilane wie beispielsweise 3-Glycidyloxy-propyHtrimethoxysilan, 3- Glycidyioxypropyltriethoxysilan, 3-Glycidyloxypropyltripropoxysilan, 3-Glycidyloxy-propyl- methyl-dimethoxysilan, 3-Glycidyloxy-propyl-ethyldiethoxysilan, 3-Glycidyloxy-propyl- triisopropoxy silan. Vorzugsweise ist das Epoxid der allgemeinen Formel (I) ein terminales Epoxid, wobei R1, R2 und R3 für Wasserstoff stehen, und R4 Wasserstoff, ein gegebenenfalls zusätzliche Heteroatome wie Stickstoff, Sauerstoff, Silizium, Schwefel oder Phosphor enthaltender Alkyl- oder Arylrest sein kann und sich in verschiedenen Wiederholungseinheiten unterscheiden kann. Vorzugsweise werden als Alkylenoxide Ethylenoxid und/oder Propylenoxid, insbesondere Propylenoxid eingesetzt. Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren derart durchgeführt, dass sich an die Aktivierung des Katalysators und die Konditionierung der polymeren Formaldehyd-In general, alkylene oxides (epoxides) with 2-24 carbon atoms can be used. The alkylene oxides with 2-24 carbon atoms are, for example, one or more compounds selected from the group consisting of ethylene oxide, propylene oxide, 1-butene oxide, 2,3-butene oxide, 2-methyl-1,2-propene oxide (isobutene oxide), 1-pentene oxide, 2,3-pentene oxide, 2-methyl-1,2-butene oxide, 3-methyl-1,2-butene oxide, 1-hexene oxide, 2,3-hexene oxide, 3,4-hexene oxide, 2-methyl 1,2-pentene oxide, 4-methyl-1,2-pentene oxide, 2-ethyl-1,2-butene oxide, 1-heptene oxide, 1-octene oxide, 1-nonene oxide, 1-decene oxide, 1-undecene oxide, 1-dodecene oxide, 4-methyl-1,2-pentene oxide, butadiene monoxide, isoprene monoxide, cyclopentene oxide, cyclohexene oxide, cycloheptene oxide, cyclooctene oxide, styrene oxide, methyl styrene oxide, pinene oxide, mono- or multiply epoxidized fats as mono-, di- and triglycerides, epoxidized fatty acids, Cl-C24- Esters of epoxidized fatty acids, epichlorohydrin, glycidol, and derivatives of glycidol such as, for example, methyl glycidyl ether, ethyl glycidyl ether, 2-ethylhexyl glycidyl ether, allyl glycidyl ether, glycidyl methacrylate and epoxy-functional alkyoxysilanes such as, for example, 3-glycidyloxy-propyHtrimethoxysilane, 3-glycidyioxypropyltriethoxysilane, 3-glycidyloxypropyltripropoxysilane, 3-glycidyloxypropylmethyl-dimethoxysilane, 3-glycidylysilane, 3-glycidyloxypropyl-glycoxysilane, 3-glycidylysilane, 3-glycidylysilane, 3-glycidyloxypropyl-glycidoxy-propyl-dimethoxysilane, 3-glycidylysilane, 3-glycidyloxy-propylsiloxysilane, 3-glycidylysilane, 3-glycidyloxypropyltrimethoxy The epoxide of the general formula (I) is preferably a terminal epoxide, where R 1 , R 2 and R 3 are hydrogen and R 4 is hydrogen, an alkyl or optionally additional heteroatoms such as nitrogen, oxygen, silicon, sulfur or phosphorus Can be aryl radical and can differ in different repeating units. The alkylene oxides used are preferably ethylene oxide and / or propylene oxide, in particular propylene oxide. The process according to the invention is preferably carried out in such a way that the activation of the catalyst and the conditioning of the polymeric formaldehyde
Starterverbindung in Schritt (ß) ein Polymerisationsschritt (g) unter Dosierung von einem oder mehreren Alkylenoxiden anschließt. Starter compound in step (β) is followed by a polymerization step (g) with metering in of one or more alkylene oxides.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Polymerisation der Alkylenoxide in Gegenwart eines weiteren Comonomers. Als weitere Comonomere können beispielsweise alle Sauerstoffhaltigen cyclischen Verbindungen, insbesondere zyklische Ether, wie z.B. Oxetan, THF, Dioxan oder zyklische Acetale wie z.B. 1,3-Dioxolan oder 1,3-Dioxepan, zyklische Ester wie z.B. g-Butyrolacton, g-Valerolacton, -Caprolacton, oder zyklischeIn a further embodiment of the process according to the invention, the alkylene oxides are polymerized in the presence of a further comonomer. As further comonomers, for example, all oxygen-containing cyclic compounds, in particular cyclic ethers, such as e.g. Oxetane, THF, dioxane or cyclic acetals such as e.g. 1,3-dioxolane or 1,3-dioxepane, cyclic esters such as e.g. g-butyrolactone, g-valerolactone, -caprolactone, or cyclic
Säureanhydride wie z.B. Maleinsäureanhydrid, Glutarsäureanhydrid oder Phthalsäureanhydrid sowie Kohlendioxid zum Einsatz kommen. Bevorzugt wird als Comonomer Kohlendioxid eingesetzt. Acid anhydrides such as Maleic anhydride, glutaric anhydride or phthalic anhydride and carbon dioxide are used. Carbon dioxide is preferably used as comonomer.
Die Dosierung weiterer Co-Monomere kann in Reinsubstanz, in Lösung oder als Mischung mit einem oder mehreren Alkylenoxiden erfolgen. Die Dosierung weiterer Co-Monomere kann ebenfalls parallel zu der Dosierung oder im Anschluss an die Dosierung der Alkylenoxide erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt neben der Anlagerung des oder der Alkylenoxide an die polymere Formaldehyd-Starterverbindung auch die Anlagerung von Kohlendioxid (CO2) als weiteres Comonomer. Hierüber lassen sich Polyoxymethylen-Polyoxyalkylencarbonat-Copolymere herstellen. Diese weisen im Vergleich zu existierenden Produkten (zum Beispiel Polyetherpolyole im Polyurethanbereich beziehungsweise Polyoxymethylen-(Co-)Polymere im POM-Sektor) zusätzlich CO2 als kostengünstiges und umweltfreundliches Comonomer auf. Da CO2 u.a. ein Abfallprodukt der Energiegewinnung aus fossilen Rohstoffen ist und hier einer erneuten chemischen Verwertung zugeführt wird, ergeben sich durch den Einbau des CO2 in die Polymerstrukturen neben ökonomischen auch ökologische Vorteile (günstige CCE-Bilanz der Produktpolymere, etc.). Further co-monomers can be metered in as a pure substance, in solution or as a mixture with one or more alkylene oxides. The metering in of further comonomers can also take place in parallel with the metering in or following the metering in of the alkylene oxides. In a preferred embodiment of the process according to the invention, in addition to the addition of the alkylene oxide (s) onto the polymeric formaldehyde starter compound, the addition of carbon dioxide (CO 2) as a further comonomer also takes place. This can be used to produce polyoxymethylene-polyoxyalkylene carbonate copolymers. Compared to existing products (e.g. polyether polyols in the polyurethane sector or polyoxymethylene (co) polymers in the POM sector), these also contain CO2 as a cost-effective and environmentally friendly comonomer. Since CO2 etc. is a waste product of the generation of energy from fossil raw materials and is fed to a new chemical recycling, the incorporation of CO2 into the polymer structures results in economic as well as ecological advantages (favorable CCE balance of the product polymers, etc.).
Polyoxymethylen-Polyoxyalkylencarbonat-Blockcopolymere im Sinne der Erfindung bezeichnen polymere Verbindungen, die mindestens einen Polyoxymethylen-Block sowie mindestens einen Polyoxyalkylencarbonat-Block enthalten. Polyoxymethylen-Polyoxyalkylencarbonat-Block- copolymere sind besonders interessant als Einsatzstoffe im Polyurethanbereich, sowie für Anwendungen im Polyoxymethylen (POM)-Sektor. Durch Veränderung des CCE-Gehaltes können die physikalischen Eigenschaften auf die jeweilige Anwendung angepasst werden, wodurch neue Anwendungsgebiete für diese Blockcopolymere erschlossen werden können. Insbesondere lassen sich über das erfindungsgemäße Verfahren Polyoxymethylen-Polyoxyalkylencarbonat-Copolymere bereitstellen, wobei ein hoher Gehalt an eingebautem CO2 erreicht wird, die Produkte eine vergleichsweise niedrige Polydispersität aufweisen und sehr wenige Neben- und Zersetzungsprodukte des polymeren Formaldehyds enthalten. Polyoxymethylene-polyoxyalkylene carbonate block copolymers in the context of the invention denote polymeric compounds which contain at least one polyoxymethylene block and at least one polyoxyalkylene carbonate block. Polyoxymethylene-polyoxyalkylene carbonate block copolymers are of particular interest as starting materials in the polyurethane sector and for applications in the polyoxymethylene (POM) sector. By changing the CCE content, the physical properties can be adapted to the respective application, which opens up new areas of application for these block copolymers. In particular let polyoxymethylene-polyoxyalkylene carbonate copolymers are made available via the process according to the invention, a high content of built-in CO2 being achieved, the products having a comparatively low polydispersity and very few by-products and decomposition products of the polymeric formaldehyde.
Komponente A2 Component A2
Bei der optional in der Zusammensetzung enthaltenen Komponente A2 handelt es sich um ein von Komponente Al verschiedenes Polymer mit einer mittleren Anzahl von mindestens 1,7 Zerewitinoff-aktiven Wasserstoffatomen und einer Hydroxylzahl gemäß DIN 53240-2 (November 2007) von 40 mg KOH/g bis 80 mg KOH/g, bevorzugt von 45 mg KOH/g bis 65 mg KOH/g, bevorzugter von 50 mg KOH/g bis 60 mg KOH/g. Bevorzugt enthält die Zusammensetzung zur Herstellung des Prepolymers 0,50 Gew.-% bis 3,50 Gew.-% von Komponente A2, bezogen auf die Summe aller Komponenten in der Zusammensetzung. Component A2 optionally contained in the composition is a polymer different from component Al with an average number of at least 1.7 Zerewitinoff-active hydrogen atoms and a hydroxyl number according to DIN 53240-2 (November 2007) of 40 mg KOH / g to 80 mg KOH / g, preferably from 45 mg KOH / g to 65 mg KOH / g, more preferably from 50 mg KOH / g to 60 mg KOH / g. The composition for producing the prepolymer preferably contains 0.50% by weight to 3.50% by weight of component A2, based on the sum of all components in the composition.
Bevorzugt weist Komponente A2 eine mittlere Anzahl von Zerewitinoff-aktiven Wasserstoffatomen von höchstens 4 auf, bevorzugter weist Komponenten A2 eine mittlere Anzahl von 1,9 bis 2,5 Zerewitinoff-aktiven Wasserstoffatomen auf. An N, O oder S gebundener Wasserstoff wird als Zerewitinoff-aktiver Wasserstoff (oder als„aktiver Wasserstoff“) bezeichnet. Ein solches kann in an sich bekannter Weise durch eine Reaktivität mit einem entsprechenden Grignard-Reagenz ermittelt werden. Die Menge an Zerewitinoff-aktiven H-Atomen wird typischerweise über die Methanfreisetzung gemessen, die bei einer Reaktion der zu überprüfenden Substanz mit Methylmagnesiumbromid (CH3-MgBr) gemäß der folgenden Reaktionsgleichung (Formel 1) frei wird: Component A2 preferably has an average number of Zerewitinoff-active hydrogen atoms of at most 4, more preferably component A2 has an average number of 1.9 to 2.5 Zerewitinoff-active hydrogen atoms. Hydrogen bound to N, O or S is called Zerewitinoff active hydrogen (or “active hydrogen”). Such can be determined in a manner known per se by reactivity with a corresponding Grignard reagent. The amount of Zerewitinoff-active H atoms is typically measured via the methane release that is released when the substance to be tested reacts with methyl magnesium bromide (CH3-MgBr) according to the following reaction equation (formula 1):
CH3-MgBr + ROH -> CH4 + Mg (OR)Br (1) CH 3 -MgBr + ROH -> CH 4 + Mg (OR) Br (1)
Zerewitinoff-aktive H- Atome stammen typischerweise von C-H aziden organischen Gruppen, -OH, -SH, -NH2 oder -NHR mit R als organischem Rest sowie -COOH. Zerewitinoff-active H atoms typically come from C-H acidic organic groups, -OH, -SH, -NH2 or -NHR with R as the organic residue and -COOH.
Bevorzugt enthält oder besteht Komponente A2 aus einem Polyetherpolyol, Polyesterpolyol, Polyetheresterpolyol, Polycarbonatpolyol oder Polyacrylatpolyol oder Mischungen davon. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält oder besteht Komponente A2 aus einem verzweigten Polypropylenoxid. Component A2 preferably contains or consists of a polyether polyol, polyester polyol, polyether ester polyol, polycarbonate polyol or polyacrylate polyol or mixtures thereof. In a preferred embodiment, component A2 contains or consists of a branched polypropylene oxide.
Bevorzugt weist das in Komponente A2 enthaltene Polymer ein zahlenmittleres Molekulargewicht Mn von > 62 g/mol bis < 8000 g/mol, bevorzugt von > 90 g/mol bis < 5000 g/mol und besonders bevorzugt von > 92 g/mol bis < 2000 g/mol auf. Das zahlenmittlere Molekulargewicht kann in der vorliegenden Erfindung nach DIN 55672-1 (August 2007) mittels Gelpermeationschromatographie mit Tetrahydrofuran als Elutionsmittel unter der Verwendung von Polystyrolstandards bestimmt werden. Bevorzugt weist Komponente A2 bei einer mittleren Anzahl von mindestens 2 Zerewitinoff-aktiven Wasserstoffatomen ein zahlengemitteltes Molekulargewicht Mn von 3740 - 750 g/mol, bevorzugt 2800 - 1120 g/mol auf. The polymer contained in component A2 preferably has a number-average molecular weight Mn of> 62 g / mol to <8000 g / mol, preferably from> 90 g / mol to <5000 g / mol and particularly preferably from> 92 g / mol to <2000 g / mol on. The number average molecular weight can in the present invention according to DIN 55672-1 (August 2007) by means of gel permeation chromatography with tetrahydrofuran as the eluent using polystyrene standards. With an average number of at least 2 Zerewitinoff-active hydrogen atoms, component A2 preferably has a number-average molecular weight Mn of 3740-750 g / mol, preferably 2800-1120 g / mol.
Bevorzugt sind als Komponente A2 Polyether auf Basis von Polypropylenoxid und einem Startermolekül. Geeignete Startermoleküle für die Polyetherpolyole sind zum Beispiel Wasser, Ethylenglykol, Diethylenglykol, Butyldiglykol, Glycerin, Diethylenglykol, Trimethylolpropan, Propylenglykol, Pentaerythrit, Sorbit, Saccharose, Ethylendiamin, Toluoldiamin, Triethanolamin, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol sowie niedermolekulare, Hydroxylgruppen aufweisende Ester derartiger Polyole mit Dicarbonsäuren. Preferred components A2 are polyethers based on polypropylene oxide and a starter molecule. Suitable starter molecules for the polyether polyols are, for example, water, ethylene glycol, diethylene glycol, butyl diglycol, glycerol, diethylene glycol, trimethylolpropane, propylene glycol, pentaerythritol, sorbitol, sucrose, ethylene diamine, toluene diamine, triethanolamine, 1,4-butanediol and 1,6-hexanediol, Hydroxyl-containing esters of such polyols with dicarboxylic acids.
Geeignete Polyesterpolyole sind unter Anderem Polykondensate aus Di- sowie weiterhin Tri-, und Tetraoien und Di- sowie weiterhin Tri- und Tetracarbonsäuren oder Hydroxycarbonsäuren oder Lactonen. Anstelle der freien Polycarbonsäuren können auch die entsprechenden Polycarbonsäureanhydride oder entsprechende Polycarbonsäureester von niederen Alkoholen zur Herstellung der Polyester verwendet werden. Beispiele für geeignete Diole sind Ethylenglykol, Butylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Polyalkylenglykole wie Polyethylenglykol, weiterhin 1,2-Propandiol, 1,3-Propandiol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol und Isomere, Neopentylglykol oder Hydroxypivalinsäureneopentylglykolester. Daneben können auch Polyole wie Trimethylolpropan, Glycerin, Erythrit, Pentaerythrit, Trimethylolbenzol oder Trishydroxyethylisocyanurat eingesetzt werden. Suitable polyester polyols are, inter alia, polycondensates of di- and also tri- and tetraoienes and di- and also tri- and tetracarboxylic acids or hydroxycarboxylic acids or lactones. Instead of the free polycarboxylic acids, it is also possible to use the corresponding polycarboxylic acid anhydrides or corresponding polycarboxylic acid esters of lower alcohols to prepare the polyesters. Examples of suitable diols are ethylene glycol, butylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyalkylene glycols such as polyethylene glycol, also 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol and isomers, Neopentyl glycol or neopentyl glycol hydroxypivalate. In addition, polyols such as trimethylolpropane, glycerol, erythritol, pentaerythritol, trimethylolbenzene or trishydroxyethyl isocyanurate can also be used.
Als Polycarbonsäuren können beispielsweise Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Tetrahydrophthalsäure, Hexahydrophthalsäure, Cyclohexandicarbonsäure, Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Glutarsäure, Tetrachlorphthalsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure, Malonsäure, Korksäure, Bernsteinsäure, 2-Methylbernsteinsäure, 3,3- Diethylglutarsäure, 2,2-Dimethylbernsteinsäure, Dodekandisäure, Endomethylen-tetra- hydrophthalsäure, Dimerfettsäure, Trimerfettsäure, Zitronensäure, oder Trimellithsäure eingesetzt werden. Als Säurequelle können auch die entsprechenden Anhydride verwendet werden. Sofern die mittlere Funktionalität des zu veresternden Polyols > 2 ist, können zusätzlich auch Monocarbonsäuren wie beispielsweise Benzoesäure und Hexancarbonsäure mit verwendet werden.Hydroxycarbonsäuren, die als Reaktionsteilnehmer bei der Herstellung eines Polyesterpolyols mit endständigen Hydroxylgruppen mitverwendet werden können, sind beispielsweise Hydroxycapronsäure, Hydroxybuttersäure, Hydroxydecansäure,Polycarboxylic acids that can be used are, for example, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, tetrahydrophthalic acid, hexahydrophthalic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, glutaric acid, tetrachlorophthalic acid, maleic acid, fumaric acid, 2-succinic acid, 2-succinic acid, diethylalic acid, malonic acid. 2-Dimethylsuccinic acid, dodecanedioic acid, endomethylene-tetrahydrophthalic acid, dimer fatty acid, trimer fatty acid, citric acid, or trimellitic acid can be used. The corresponding anhydrides can also be used as the acid source. If the average functionality of the polyol to be esterified is> 2, monocarboxylic acids such as benzoic acid and hexanecarboxylic acid can also be used. Hydroxycarboxylic acids that can also be used as reactants in the production of a polyester polyol with terminal hydroxyl groups are, for example, hydroxycaproic acid, hydroxybutyric acid, hydroxydecanoic acid,
Hydroxystearinsäure und dergleichen. Geeignete Lactone sind unter anderem Caprolacton, Butyrolacton und Homologe. Verwendbare Polycarbonatpolyole sind Hydroxylgruppen aufweisende Polycarbonate, zum Beispiel Polycarbonatdiole. Diese sind durch Reaktion von Kohlensäurederivaten, wie Diphenylcarbonat, Dimethylcarbonat oder Phosgen, mit Polyolen, bevorzugt Diolen erhältlich. Beispiele derartiger Diole sind Ethylenglykol, 1,2- und 1,3-Propandiol, 1,3- und 1 ,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol, 1,8-Octandiol, Neopentylglykol, 1,4-Bishydroxymethylcy clohexan, 2-Methyl-l,3- propandiol, 2,2,4-Trimethylpentandiol-l,3, Dipropylenglykol, Polypropylenglykole, Dibutylenglykol, Polybutylenglykole, Bisphenol A und lactonmodifizierte Diole der vorstehend genannten Art. Hydroxystearic acid and the like. Suitable lactones include caprolactone, butyrolactone and homologues. Polycarbonate polyols which can be used are polycarbonates containing hydroxyl groups, for example polycarbonate diols. These can be obtained by reacting carbonic acid derivatives, such as diphenyl carbonate, dimethyl carbonate or phosgene, with polyols, preferably diols. Examples of such diols are ethylene glycol, 1,2- and 1,3-propanediol, 1,3- and 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, neopentyl glycol, 1,4-bishydroxymethylcyclohexane, 2 -Methyl-1,3-propanediol, 2,2,4-trimethylpentanediol-1,3, dipropylene glycol, polypropylene glycols, dibutylene glycol, polybutylene glycols, bisphenol A and lactone-modified diols of the type mentioned above.
Verwendbare Polyetheresterpolyole sind solche Verbindungen, die Ethergruppen, Estergruppen und OH-Gruppen enthalten. Organische Dicarbonsäuren mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen sind zur Herstellung der Polyetheresterpolyole geeignet, vorzugsweise aliphatische Dicarbonsäuren mit > 4 bis < 6 Kohlenstoffatomen oder aromatische Dicarbonsäuren, die einzeln oder im Gemisch verwendet werden. Beispielhaft seien Korksäure, Azelainsäure, Decandicarbonsäure, Maleinsäure, Malonsäure, Phthalsäure, Pimelinsäure und Sebacinsäure sowie insbesondere Glutarsäure, Fumarsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, Phthalsäure, Terephthalsäure und Isoterephthalsäure genannt. Als Derivate dieser Säuren können beispielsweise deren Anhydride sowie deren Ester und Halbester mit niedermolekularen, monofunktionellen Alkoholen mit > 1 bis < 4 Kohlenstoffatomen eingesetzt werden. Als weitere Komponente zur Herstellung der Polyetheresterpolyole werden Polyetherpolyole eingesetzt, die man durch Alkoxylieren von Startermolekülen wie beispielsweise mehrwertigen Alkoholen erhält. Die Startermoleküle sind mindestens difunktionell, können aber gegebenenfalls auch Anteile höherfunktioneller insbesondere trifunktioneller Startermoleküle enthalten. Polyetherester polyols that can be used are those compounds containing ether groups, ester groups and OH groups. Organic dicarboxylic acids with up to 12 carbon atoms are suitable for the production of the polyetherester polyols, preferably aliphatic dicarboxylic acids with> 4 to <6 carbon atoms or aromatic dicarboxylic acids, which are used individually or in a mixture. Examples are suberic acid, azelaic acid, decanedicarboxylic acid, maleic acid, malonic acid, phthalic acid, pimelic acid and sebacic acid, and in particular glutaric acid, fumaric acid, succinic acid, adipic acid, phthalic acid, terephthalic acid and isoterephthalic acid. As derivatives of these acids, for example, their anhydrides and their esters and half-esters with low molecular weight, monofunctional alcohols with> 1 to <4 carbon atoms can be used. Polyether polyols obtained by alkoxylating starter molecules such as, for example, polyhydric alcohols, are used as a further component for the production of the polyether ester polyols. The starter molecules are at least bifunctional, but can optionally also contain proportions of higher-functional, in particular trifunctional, starter molecules.
Startermoleküle für diese Polyetherpolyole sind zum Beispiel Diole mit zahlenmittleren Molekulargewichten Mn von vorzugsweise > 18 g/mol bis < 400 g/mol oder von > 62 g/mol bis < 200 g/mol wie 1,2-Ethandiol, 1,3-Propandiol, 1,2-Propandiol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentendiol, 1,5- Pentandiol, Neopentylglykol, 1,6-Hexandiol, 1,7-Heptandiol, 1,8-Octandiol, 1,10-Decandiol, 2- Methyl-l,3-propandiol, 2,2-Dimethyl-l,3-propandiol, 3-Methyl-l,5-pentandiol, 2-Butyl-2-ethyl- 1,3-propandiol, 2-Buten-l,4-diol und 2-Butin-l,4-diol, Etherdiole wie Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Dibutylenglykol, Tributylenglykol, Tetrabutylenglykol, Dihexylenglykol, Trihexylenglykol, Tetrahexylenglykol und Oligomerengemische von Alkylenglykolen, wie Diethylenglykol. Starter molecules for these polyether polyols are, for example, diols with number average molecular weights Mn of preferably> 18 g / mol to <400 g / mol or from> 62 g / mol to <200 g / mol such as 1,2-ethanediol, 1,3-propanediol , 1,2-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentenediol, 1,5-pentanediol, neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, 1,10-decanediol , 2-methyl-1,3-propanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 2-butene -l, 4-diol and 2-butyne-1,4-diol, ether diols such as diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, dibutylene glycol, tributylene glycol, tetrabutylene glycol, dihexylene glycol, trihexylene glycol, tetrahexylene glycol and diethylene glycols such as diethylene glycols of alkyls.
Neben den Diolen können auch Polyole mit zahlenmittleren Funktionalitäten von > 2 bis < 8, oder von > 3 bis < 4 mitverwendet werden, zum Beispiel 1,1,1-Trimethylolpropan, Triethanolamin, Glycerin, Sorbitan und Pentaerythrit sowie auf Triolen oder Tetraoien gestartete Polyethylenoxidpolyole mit mittleren Molekulargewichten von vorzugsweise > 62 g/mol bis < 400 g/mol oder von > 92 g/mol bis < 200 g/mol. In addition to the diols, polyols with number average functionalities from> 2 to <8, or from> 3 to <4 can also be used, for example 1,1,1-trimethylolpropane, triethanolamine, Glycerol, sorbitan and pentaerythritol as well as polyethylene oxide polyols started on triols or tetraoene with average molecular weights of preferably> 62 g / mol to <400 g / mol or from> 92 g / mol to <200 g / mol.
Polyetheresterpolyole können auch durch die Alkoxylierung von Reaktionsprodukten, die durch die Umsetzung von organischen Dicarbonsäuren und Diolen erhalten werden, hergestellt werden. Als Derivate dieser Säuren können beispielsweise deren Anhydride eingesetzt werden, wie zum Beispiel Phthalsäureanhydrid. Polyetherester polyols can also be prepared by the alkoxylation of reaction products obtained by reacting organic dicarboxylic acids and diols. As derivatives of these acids, for example, their anhydrides can be used, such as phthalic anhydride.
Polyacrylatpolyole können durch radikalische Polymerisation von Hydroxylgruppen aufweisenden, olefinisch ungesättigten Monomeren oder durch radikalische Copolymersation von Hydroxylgruppen aufweisenden, olefinisch ungesättigten Monomeren mit gegebenenfalls anderen olefinisch ungesättigten Monomeren erhalten werden. Beispiele hierfür sind Ethylacrylat, Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Isobornylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Butylmethacrylat, Cyclohexylmethacrylat, Isobornylmethacrylat, Styrol, Acrylsäure, Acrylnitril und/oder Methacrylnitril. Geeignete Hydroxylgruppen aufweisende, olefinisch ungesättigte Monomere sind insbesondere 2-Hydroxyethyl-acrylat, 2-Hydroxyethyl-methacrylat, das durch Anlagerung von Propylenoxid an Acrylsäure erhältliche Hydroxypropyl-acrylat-Isomerengemisch sowie das durch Anlagerung von Propylenoxid an Methacrylsäure erhältliche Hydroxypropyl- methacrylat-Isomerengemisch. Endständige Hydroxylgruppen können auch in geschützter Form vorliegen. Geeignete Radikalinitiatoren sind die aus der Gruppe der Azoverbindungen, wie zum Beispiel Azoisobutyronitril (AIBN), oder aus der Gruppe der Peroxide, wie beispielsweise Di-tert.- Butylperoxid. Polyacrylate polyols can be obtained by free radical polymerization of olefinically unsaturated monomers containing hydroxyl groups or by free radical copolymerization of olefinically unsaturated monomers containing hydroxyl groups with optionally other olefinically unsaturated monomers. Examples of these are ethyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, isobornyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, isobornyl methacrylate, styrene, acrylic acid, acrylonitrile and / or methacrylonitrile. Suitable olefinically unsaturated monomers containing hydroxyl groups are, in particular, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, the hydroxypropyl acrylate isomer mixture obtained by addition of propylene oxide onto acrylic acid, and the hydroxypropyl methacrylate isomer mixture obtained by addition of propylene oxide onto methacrylic acid. Terminal hydroxyl groups can also be present in protected form. Suitable free radical initiators are those from the group of the azo compounds, such as, for example, azoisobutyronitrile (AIBN), or from the group of the peroxides, such as, for example, di-tert-butyl peroxide.
Die Komponente A2 kann mittels DMC-Katalyse oder auch auf anderen bekannten Herstellungswegen erzeugt sein. Im Falle des Einsatzes eines DMC-Katalysators gelten im Wesentlichen dieselben Angaben hierzu wie vorstehend zur Komponente Al dargestellt. Component A2 can be produced by means of DMC catalysis or by other known production methods. In the case of the use of a DMC catalyst, essentially the same information applies here as described above for component A1.
Komponente A3 Component A3
Die optional in der Zusammensetzung enthaltene Komponente A3 ist eine von den Komponenten Al und A2 verschiedene Verbindung mit mindestens zwei Zerewitinoff-aktiven Wasserstoffatomen und einem Molekulargewicht von 50 bis 500 g/mol. Bevorzugt handelt es sich bei Komponente A3 um ein Oligoalkylenoxid mit einer OH-Zahl zwischen 460 und 700 mg KOH/g und einer Funktionalität von 1,8 bis 2,4. Bevorzugt enthält oder besteht Komponente A3 aus Diethanolamin, Ethylendiamin, Glyzerin, Triproylenglycol, Trimethylolpropan oder Mischungen davon, wobei Komponente A3 bevorzugt Tripopylenglycol enthält oder daraus besteht. Bevorzugt enthält die Zusammensetzung zur Herstellung des Prepolymers 1,00 Gew.-% bis 8,00 Gew.-% von Komponente A3, bezogen auf die Summe aller Komponenten in der Zusammensetzung. Component A3 optionally contained in the composition is a compound different from components A1 and A2 with at least two Zerewitinoff-active hydrogen atoms and a molecular weight of 50 to 500 g / mol. Component A3 is preferably an oligoalkylene oxide with an OH number between 460 and 700 mg KOH / g and a functionality of 1.8 to 2.4. Component A3 preferably contains or consists of diethanolamine, ethylenediamine, glycerine, triproylene glycol, trimethylolpropane or mixtures thereof, with component A3 preferably containing or consisting of tripylene glycol. The composition for producing the prepolymer preferably contains 1.00% by weight to 8.00% by weight of component A3, based on the sum of all components in the composition.
Komponente B (Isocyanat) Component B (isocyanate)
Komponente B enthält oder besteht aus Di- und/oder Polyisocyanaten mit einem NCO-Gehalt nach EN ISO 11909 (2007) von 15 bis 45 Gew.-%, bevorzugt 25 bis 35 Gew.-%, bezogen auf Komponente B. Component B contains or consists of di- and / or polyisocyanates with an NCO content according to EN ISO 11909 (2007) of 15 to 45% by weight, preferably 25 to 35% by weight, based on component B.
Die Isocyanatkomponente B kann insbesondere ein aliphatisches oder aromatisches Di- oder Polyisocyanat umfassen. Beispiele sind 1,4-Butylendiisocyanat, 1,5-Pentandiisocyanat, 1,6- Hexamethylendiisocyanat (HDI) bzw. deren Dimere, Trimere, Pentamere, Heptamere oder Nonamere oder Gemische derselben, Isophorondiisocyanat (IPDI), 2,2,4- und/oder 2,4,4- Trimethylhexamethylendiisocyanat, die isomeren Bis(4,4'-isocyanatocyclohexyl)methane oder deren Mischungen beliebigen Isomerengehalts, 1,4-Cyclohexylendiisocyanat, 1,4- Phenylendiisocyanat, 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiisocyanat (TDI), 1,5-Naphthylendiisocyanat, 2,2'-und/oder 2,4'- und/oder 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat (MDI) und/oder höhere Homologe (polymeres MDI), 1,3- und/oder l,4-Bis-(2-isocyanato-prop-2-yl)-benzol (TMXDI), 1,3-Bis- (isocyanatomethyl)benzol (XDI), sowie Alkyl-2,6-diisocyanatohexanoate (Lysindiisocyanate) mit Ci bis Cö-Alkylgruppen. Bevorzugt ist MDI. The isocyanate component B can in particular comprise an aliphatic or aromatic di- or polyisocyanate. Examples are 1,4-butylene diisocyanate, 1,5-pentane diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI) or their dimers, trimers, pentamers, heptamers or nonamers or mixtures thereof, isophorone diisocyanate (IPDI), 2,2,4- and / or 2,4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, the isomeric bis (4,4'-isocyanatocyclohexyl) methanes or mixtures thereof with any isomer content, 1,4-cyclohexylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 2,4- and / or 2,6 -Tolylene diisocyanate (TDI), 1,5-naphthylene diisocyanate, 2,2'- and / or 2,4'- and / or 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI) and / or higher homologues (polymeric MDI), 1,3 - and / or 1,4-bis (2-isocyanato-prop-2-yl) -benzene (TMXDI), 1,3-bis- (isocyanatomethyl) benzene (XDI), as well as alkyl-2,6-diisocyanatohexanoate ( Lysine diisocyanate) with Ci to C ö -alkyl groups. MDI is preferred.
Neben den vorstehend genannten Polyisocyanaten können anteilig auch modifizierte Diisocyanate mit Uretdion-, Isocyanurat-, Urethan-, Carbodiimid, Uretonimin, Allophanat-, Biuret-, Amid-, Iminooxadiazindion- und/oder Oxadiazintrionstruktur sowie nicht-modifiziertes Polyisocyanat mit mehr als 2 NCO-Gruppen pro Molekül wie zum Beispiel 4-Isocyanatomethyl-l,8-octandiisocyanat (Nonantriisocyanat) oder Triphenylmethan-4,4',4"-triisocyanat mit eingesetzt werden. Bevorzugt enthält Komponente B Carbodiimid-modifizierte Diisocyanate mit einem NCO-Gehalt nach EN ISO 11909 (2007) von 20 bis 50 Gew.-%, bevorzugter 25 bis 35 Gew.-%, bezogen auf die C arbodiimid-modifizierten Dii socy an ate . In addition to the above-mentioned polyisocyanates, modified diisocyanates with uretdione, isocyanurate, urethane, carbodiimide, uretonimine, allophanate, biuret, amide, iminooxadiazinedione and / or oxadiazinetrione structure and unmodified polyisocyanate with more than 2 NCO- Groups per molecule such as, for example, 4-isocyanatomethyl-1,8-octane diisocyanate (nonane triisocyanate) or triphenylmethane-4,4 ', 4 "triisocyanate can also be used. Component B preferably contains carbodiimide-modified diisocyanates with an NCO content according to EN ISO 11909 (2007) from 20 to 50% by weight, more preferably 25 to 35% by weight, based on the carbodiimide-modified diisocytes.
Bevorzugt enthält die Zusammensetzung zur Herstellung des Prepolymers 67,85 Gew.-% bis 77,65 Gew.-% von Komponente B, bezogen auf die Summe aller Komponenten in der Zusammensetzung. The composition for producing the prepolymer preferably contains 67.85% by weight to 77.65% by weight of component B, based on the sum of all components in the composition.
Komponente C (Säure) Komponente C ist bevorzugt eine anorganische Säure, eine Carbonsäure, eine eine halogenierte Carbonsäure, eine Dicarbonsäure, eine Hydroxycarbonsäure, eine Sulfonsäure, eine Phosphorsäure, ein Phosphorsäurederivat, eine Paratoluolsulfonsäure, eine Sulfonsäure oder ein Ammoniumsalz. Bevorzugter ist Komponente C eine aromatische Carbonsäure oder eine ungesättigte oder gesättigte Carbonsäure, eine ungesättigte oder eine gesättigte Dicarbonsäure oder eine aromatische Dicarbonsäure. Component C (acid) Component C is preferably an inorganic acid, a carboxylic acid, a halogenated carboxylic acid, a dicarboxylic acid, a hydroxycarboxylic acid, a sulfonic acid, a phosphoric acid, a phosphoric acid derivative, a paratoluenesulfonic acid, a sulfonic acid or an ammonium salt. Component C is more preferably an aromatic carboxylic acid or an unsaturated or saturated carboxylic acid, an unsaturated or a saturated dicarboxylic acid or an aromatic dicarboxylic acid.
Bevorzugt ist Komponente C ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Benzoylchlorid, o- Chlorbenzoesäure, Ammoniumnitrat, Ammoniumchlorid, Bortrichlorid, Bortrifluorid, Bromessigsäure, Chloressigsäure, Trichloressigsäure, 2-Chloropropionsäure, Zitronensäure, Malonsäurediethylester, Diphenylessigsäure, Ameisensäure, Zimtsäure, Salicylsäure, Naphtoesäure, Oxalsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Citraconsäure, Adipinsäure, Glutarsäure, Bernsteinsäure, Malonsäure, Phthalsäure, Isophthaloyl Chlorid, Terephthaloyl Chlorid, Äpfelsäure, Weinsäure, Harnsäure (2,6,8-trihydroxypurin), Pikrinsäure (2,4,6-Trinitrophenol), Phosphorsäure, Diphosphorsäure, Dibutylphosphat, Schwefelsäure, Salzsäure, Methansulfonsäure und p- Toluolsulfonsäurechlorid. Bevorzugt ist als Komponente C Dibutylphosphat, Salzsäure oder 2- Chloropropionsäure. Component C is preferably selected from the group consisting of benzoyl chloride, o-chlorobenzoic acid, ammonium nitrate, ammonium chloride, boron trichloride, boron trifluoride, bromoacetic acid, chloroacetic acid, trichloroacetic acid, 2-chloropropionic acid, citric acid, malonic acid diethyl ester, diphenylacetic acid, nitrous acid, formic acid, Fumaric acid, maleic acid, citraconic acid, adipic acid, glutaric acid, succinic acid, malonic acid, phthalic acid, isophthaloyl chloride, terephthaloyl chloride, malic acid, tartaric acid, uric acid (2,6,8-trihydroxypurine), picric acid (2,4,6-trinitrophenol), phosphoric acid Diphosphoric acid, dibutyl phosphate, sulfuric acid, hydrochloric acid, methanesulfonic acid and p-toluenesulfonic acid chloride. Preferred component C is dibutyl phosphate, hydrochloric acid or 2-chloropropionic acid.
Vorzugsweise sind von Komponente C 0,04 bis 0,5 Gew.-%, bevorzugt 0,04 bis 0,3 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Zusammensetzung, in der Zusammensetzung enthalten. The composition preferably contains 0.04 to 0.5% by weight, more preferably 0.04 to 0.3% by weight, based in each case on the composition, of component C.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die Zusammensetzung zur Herstellung des Prepolymers 0,05 bis 0,2 Gew.-% von Komponente C, bezogen auf die Summe aller Komponenten in der Zusammensetzung. In a particularly preferred embodiment, the composition for producing the prepolymer contains 0.05 to 0.2% by weight of component C, based on the sum of all components in the composition.
Bevorzugt wird die Einsatzmenge der Komponente C derart gewählt, dass die molbezogene Stoffmenge der Metalle des Doppelmetallcyanid-Katalysators nMet (DMC) ermittelt nach DIN - ISO 17025 (August 2005) zur molbezogenen Stoffmenge der Komponente C n(C) dem Zusammenhang folgt: nMet(DMC) · f = n(C) , wobei f eine Zahl von 1,0 bis 20,0, bevorzugt von 1,2 bis 10,0, weiter bevorzugt von 3,0 bis 6,0, besonders bevorzugt von 3,5 bis 5,0, ist. The amount of component C used is preferably chosen such that the molar amount of substance of the metals of the double metal cyanide catalyst n Met (DMC) determined according to DIN - ISO 17025 (August 2005) for the molar amount of substance of component C n (C) follows the relationship: n Met (DMC) · f = n (C), where f is a number from 1.0 to 20.0, preferably from 1.2 to 10.0, more preferably from 3.0 to 6.0, particularly preferably from 3 , 5 to 5.0.
Komponente D Component D
Die optional in der Zusammensetzung enthaltene Komponente D enthält Hilfsstoffe, wobei die Hilfsstoffe bevorzugt Verbindungen mit antioxidativer Wirkung sind, sog. Antioxidantien. Geeignete Antioxidantien sind vorzugsweise sterisch gehinderten Phenole, welche vor-zugsweise ausgewählt werden können aus der Gruppe, bestehend aus 2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol (Ionol), Pentaerythrit-tetrakis(3-(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxy-phenyl)-propionat), Octadecyl-3-(3,5- di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)-propionat, Triethylen-glykol-bis(3-tert-butyl-4-hydroxy-5- methylphenyl)propionat, 2,2'-Thio-bis(4-methyl-6-tert-butylphenol) und 2,2'-Thio-diethyl-bis[3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)propionat]. Diese können bei Bedarf sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander eingesetzt werden. Bevorzugt enthält die Zusammensetzung zur Herstellung des Prepolymers 0,10 bis 0,20 Gew.-% von Komponente D, bezogen auf die Summe aller Komponenten in der Zusammensetzung. Component D optionally contained in the composition contains auxiliaries, the auxiliaries preferably being compounds with an antioxidative effect, so-called antioxidants. Suitable antioxidants are preferably sterically hindered phenols, which can preferably be selected from the group consisting of 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol (Ionol), pentaerythritol tetrakis (3- (3,5-di tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate), octadecyl 3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate, triethylene glycol bis (3-tert-butyl-4 -hydroxy-5-methylphenyl) propionate, 2,2'-thio-bis (4-methyl-6-tert-butylphenol) and 2,2'-thio-diethyl-bis [3- (3,5-di-tert -butyl-4-hydroxyphenyl) propionate]. If necessary, these can be used individually or in any combination with one another. The composition for producing the prepolymer preferably contains 0.10 to 0.20% by weight of component D, based on the sum of all components in the composition.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Prepolymer erhalten oder ist erhältlich durch Umsetzung einer Zusammensetzung enthaltend oder bestehend aus In a further preferred embodiment of the process according to the invention, the prepolymer is obtained or is obtainable by reacting a composition containing or consisting of
10,50 Gew.-% bis 30,50 Gew.-% von Komponente Al, 10.50% by weight to 30.50% by weight of component Al,
0,50 Gew.-% bis 3,50 Gew.-% von Komponente A2, 0.50% by weight to 3.50% by weight of component A2,
1,00 Gew.-% bis 8,00 Gew.-% von Komponente A3, 1.00% by weight to 8.00% by weight of component A3,
67,85 Gew.-% bis 77,65 Gew.-% von Komponente B, 67.85% to 77.65% by weight of component B,
0,05 bis 0,2 Gew.-% von Komponente C, 0.05 to 0.2% by weight of component C,
0,10 bis 0,20 Gew.-% von Komponente D, 0.10 to 0.20% by weight of component D,
wobei die Gew.-% bezogen sind auf die Summe aller Komponenten der Zusammensetzung, bei einer Kennzahl von 600 bis 650, bevorzugt bei einer Kennzahl von 610 bis 630. the% by weight being based on the sum of all components of the composition, with an index from 600 to 650, preferably with an index from 610 to 630.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Prepolymer, erhalten durch oder erhältlich durch das erfindungsgemäße Verfahren. Bevorzugt weist das Prepolymer einen NCO-Gehalt nach EN ISO 11909 (2007) von 15 bis 30 Gew.-%, bevorzugt von 18 bis 21 Gew.-%, bezogen auf die Masse des Prepolymers, auf. Bevorzugt weist das Prepolymer nach einer Lagerung bei 80 °C für drei Tage einen NCO-Gehalt nach EN ISO 11909 (2007) auf, der nicht mehr als 10 %, bevorzugter nicht mehr als 3 %, niedriger ist als der NCO-Gehalt des Prepolymers zu Beginn der Lagerung. The invention further relates to a prepolymer obtained by or obtainable by the process according to the invention. The prepolymer preferably has an NCO content according to EN ISO 11909 (2007) of 15 to 30% by weight, preferably 18 to 21% by weight, based on the mass of the prepolymer. After storage at 80 ° C. for three days, the prepolymer preferably has an NCO content according to EN ISO 11909 (2007) which is not more than 10%, more preferably not more than 3%, lower than the NCO content of the prepolymer at the beginning of storage.
In einer Ausführungsform weist das Prepolymer eine dynamische Viskosität bei 50 °C nach DIN 53019 (2008) < 0,30 Pa*s, bevorzugt < 0,15 Pa*s, auf. Bevorzugt weist das Prepolymer nach einer Lagerung bei 80 °C für drei Tage eine dynamische Viskosität bei 50 °C nach DIN 53019 (2008) auf, die nicht mehr als 50 %, bevorzugter nicht mehr als 40 % höher ist als die dynamische Viskosität des Prepolymers zu Beginn der Lagerung. Dabei wird die dynamische Viskosität nach DIN 53019 (2008) gemessen mit einem Rheometer mit einer Kegel-Platte-Konfiguration mit einem Abstand von 1 mm, bei 25 °C, einer Scherung von 0,01 bis 1000 1/s, wobei die dynamische Viskosität der Mittelwert aller Messpunkte ist, die für einen Zeitraum von 10 Minuten im Abstand von 10 Sekunden gemessen wurden. In one embodiment, the prepolymer has a dynamic viscosity at 50 ° C. according to DIN 53019 (2008) of <0.30 Pa * s, preferably <0.15 Pa * s. After storage at 80 ° C. for three days, the prepolymer preferably has a dynamic viscosity at 50 ° C. according to DIN 53019 (2008) which is not more than 50%, more preferably not more than 40% higher than the dynamic viscosity of the prepolymer at the beginning of storage. The dynamic viscosity according to DIN 53019 (2008) is measured with a rheometer with a cone-plate configuration with a distance of 1 mm, at 25 ° C, a shear of 0.01 to 1000 1 / s, the dynamic Viscosity is the mean value of all measuring points measured for a period of 10 minutes at an interval of 10 seconds.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Polyurethan-Integralschaumstoff, erhalten durch oder erhältlich durch Umsetzung einer Zusammensetzung enthaltend oder bestehend aus The invention also relates to a polyurethane integral skin foam, obtained by or obtainable by reacting a composition containing or consisting of
- einem Prepolymer erhalten durch oder erhältlich durch das erfindungsgemäße Verfahren, - a prepolymer obtained by or obtainable by the process according to the invention,
- einer Polyolkomponente, mit einer Hydroxylzahl gemäß DIN 53240-2 (November 2007) von 140 mg KOH/g bis 200 mg KOH/g, - a polyol component with a hydroxyl number according to DIN 53240-2 (November 2007) of 140 mg KOH / g to 200 mg KOH / g,
- optional Hilfs- und Zusatzstoffen, - optional auxiliaries and additives,
bei einer Kennzahl von 85 bis 110. with a code from 85 to 110.
Bevorzugt weist der Polyurethan-Integralschaumstoff eine Formteildichte nach von 450 bis 700 g/1, bevorzugter von 550 bis 650 g/1, auf, wobei die Formteildichte mittels des Volumens und der Masse eines Prüfkörpers aus dem Polyurethan-Integralschaumstoff berechnet wird. The integral polyurethane foam preferably has a molded part density of 450 to 700 g / l, more preferably 550 to 650 g / l, the molded part density being calculated from the volume and the mass of a test body from the integral polyurethane foam.
Bevorzugt weist der Polyurethan-Integralschaumstoff eine Shore-A Härte nach DIN ISO 7619-1 (2012) von 50 bis 65, bevorzugter von 55 bis 62, auf. The polyurethane integral skin foam preferably has a Shore A hardness according to DIN ISO 7619-1 (2012) of 50 to 65, more preferably 55 to 62.
Bevorzugt weist der Polyurethan-Integralschaumstoff eine Zugfestigkeit nach DIN EN ISO 1798 (2008) von 2,5 bis 9 MPa, bevorzugter von 3 bis 5 MPa, auf. The polyurethane integral skin foam preferably has a tensile strength according to DIN EN ISO 1798 (2008) of 2.5 to 9 MPa, more preferably 3 to 5 MPa.
Bevorzugt weist der Polyurethan-Integralschaumstoff eine Zugdehnung nach DIN EN ISO 1798 (2008) von 200 bis 400 %, bevorzugter von 250 bis 380 %, auf. The integral polyurethane foam preferably has a tensile elongation according to DIN EN ISO 1798 (2008) of 200 to 400%, more preferably 250 to 380%.
Bevorzugt weist der Polyurethan-Integralschaumstoff eine Weiterreissfestigkeit nach DIN EN ISO 8067 (2009)von 15 bis 20 kN/m, bevorzugter von 15 bis 18 kN/m, auf. The polyurethane integral skin foam preferably has a tear strength according to DIN EN ISO 8067 (2009) of 15 to 20 kN / m, more preferably 15 to 18 kN / m.
Bevorzugt weist der Polyurethan-Integralschaumstoff eine Rückprallelastizität nach DIN 53512 (2000) von 15 bis 25 %, bevorzugter von 20 bis 25 %, auf. The integral polyurethane foam preferably has a rebound resilience according to DIN 53512 (2000) of 15 to 25%, more preferably of 20 to 25%.
Des weiteren betrifft die Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäßen Prepolymers oder des erfindungsgemäßen Polyurethan-Integralschaumstoffs zur Herstellung von Schuhsohlen, insbesondere zur Herstellung von Schuhsohlen für Sportschuhe oder Wanderschuhe. The invention further relates to the use of the prepolymer according to the invention or the integral polyurethane foam according to the invention for the production of shoe soles, in particular for the production of shoe soles for sports shoes or hiking shoes.
In einer ersten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Prepolymers für die Herstellung eines Polyurethan-Integralschaumstoffs, wobei das Prepolymer erhalten wird oder erhältlich ist durch Umsetzung einer Zusammensetzung enthaltend oder bestehend aus den folgenden Komponenten: In a first embodiment, the invention relates to a process for the production of a prepolymer for the production of a polyurethane integral skin foam, the prepolymer is obtained or is obtainable by reacting a composition containing or consisting of the following components:
Komponente A enthaltend oder bestehend aus Component A containing or consisting of
- einem Polyoxymethylen-Polyoxyalkylen-Blockcopolymer mit einer Hydroxylzahl gemäß DIN 53240-2 (November 2007) DIN 53240-1 :2013-06 von 20 mg KOH/g bis 200 mg KOH/g als Komponente Al, - a polyoxymethylene-polyoxyalkylene block copolymer with a hydroxyl number according to DIN 53240-2 (November 2007) DIN 53240-1: 2013-06 of 20 mg KOH / g to 200 mg KOH / g as component Al,
- optional einem von Komponente Al verschiedenen Polymer mit einer mittleren Anzahl von mindestens 1,7 Zerewitinoff-aktiven Wasserstoffatomen und einer Hydroxylzahl gemäß DIN 53240-2 (November 2007) von 40 mg KOH/g bis 80 mg KOH/g als Komponente A2, - optionally a polymer different from component Al with an average number of at least 1.7 Zerewitinoff-active hydrogen atoms and a hydroxyl number according to DIN 53240-2 (November 2007) of 40 mg KOH / g to 80 mg KOH / g as component A2,
- optional einer von den Komponenten Al und A2 verschiedenen Verbindung mit mindestens zwei Zerewitinoff-aktiven Wasserstoffatomen und einem Molekulargewicht von 50 bis 500 g/mol als Komponente A3, - optionally one of the components Al and A2 different compound with at least two Zerewitinoff-active hydrogen atoms and a molecular weight of 50 to 500 g / mol as component A3,
Komponente B enthaltend oder bestehend aus Di- und/oder Polyisocyanaten mit einem NCO- Gehalt nach EN ISO 11909 (2007) von 15 bis 45 Gew.-% bezogen auf Komponente B, Component B containing or consisting of di- and / or polyisocyanates with an NCO content according to EN ISO 11909 (2007) of 15 to 45% by weight based on component B,
0,04 bis 1,0 Gew.-%, bezogen auf die Zusammensetzung, einer Protonensäure als Komponente C, sowie optional einer Komponente D enthaltend Hilfsstoffe, 0.04 to 1.0% by weight, based on the composition, of a protic acid as component C, and optionally a component D containing auxiliaries,
bei einer Kennzahl von 450 bis 850. with a code from 450 to 850.
In einer zweiten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren nach Ausführungsform 1, wobei Komponente Al aus einem Polyoxymethylen-Polypropylenoxid-Blockcopolymer oder ein Polyoxymethylen-Polyoxyalkylencarbonat-Blockcopolymer besteht, wobei das Blockcopolymer bevorzugt zwei endständige Polyoxyalkylenblöcke aufweist. In a second embodiment, the invention relates to a method according to embodiment 1, where component Al consists of a polyoxymethylene-polypropylene oxide block copolymer or a polyoxymethylene-polyoxyalkylene carbonate block copolymer, the block copolymer preferably having two terminal polyoxyalkylene blocks.
In einer dritten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren nach einer der Ausführungsformen 1 oder 2, wobei zumindest Komponente Al in Anwesenheit eines Doppelmetallcyanid-Katalysators hergestellt wurde und die Komponente Al diesen Doppelmetallcyanid-Katalysator noch zumindest teilweise enthält, wobei der Gehalt an Doppelmetallcyanid-Katalysator bezogen auf die Komponente A 10 bis 5000 ppm, bevorzugt 1000 bis 2500 ppm, beträgt und der Gehalt an Doppelmetallcyanid-Katalysator anhand der nach DIN-ISO 17025 (August 2005) festgestellten Menge des Gehalts an Metall aus dem Doppelmetallcyanid-Katalysator ermittelt wird. In a third embodiment, the invention relates to a process according to one of embodiments 1 or 2, wherein at least component Al was produced in the presence of a double metal cyanide catalyst and component Al still contains this double metal cyanide catalyst at least partially, the content of double metal cyanide catalyst being based on component A is 10 to 5000 ppm, preferably 1000 to 2500 ppm, and the content of double metal cyanide catalyst is determined on the basis of the amount of metal from the double metal cyanide catalyst determined according to DIN-ISO 17025 (August 2005).
In einer vierten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren nach Ausführungsform 3, wobei die Einsatzmenge der Komponente C derart gewählt wird, dass die molbezogene Stoffmenge der Metalle des Doppelmetallcyanid-Katalysators nMet(DMC) ermittelt nach DIN - ISO 17025 (August 2005) zur molbezogenen Stoffmenge der Komponente C n(C) dem Zusammenhang folgt: nMet(DMC) · f = n(C), wobei f eine Zahl von 1,0 bis 20,0, bevorzugt von 1,2 bis 10,0, weiter bevorzugt von 3,0 bis 6,0, besonders bevorzugt von 3,5 bis 5,0, ist. In a fourth embodiment, the invention relates to a method according to embodiment 3, the amount of component C used being selected such that the molar amount of substance of the metals in the double metal cyanide catalyst n Met (DMC) is determined according to DIN - ISO 17025 (August 2005) for molar amount Amount of substance of component C n (C) the relationship follows: n Met (DMC) · f = n (C), where f is a number from 1.0 to 20.0, preferably from 1.2 to 10.0, more preferably from 3.0 to 6.0, particularly preferably from 3.5 to 5.0.
In einer fünften Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren nach einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei Komponente Al eine Hydroxylzahl gemäß DIN 53240-2 (November 2007) von 30 mg KOH/g bis 150 mg KOH/g, bevorzugt von 40 mg KOH/g bis 100 mg KOH/g, aufweist. In a fifth embodiment, the invention relates to a method according to one of the preceding embodiments, wherein component Al has a hydroxyl number according to DIN 53240-2 (November 2007) of 30 mg KOH / g to 150 mg KOH / g, preferably from 40 mg KOH / g to 100 mg KOH / g.
In einer sechsten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren nach einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei Komponente A2 ein Polyetherpolyol, Polyesterpolyol, Polyetheresterpolyol, Polycarbonatpolyol oder Polyacrylatpolyol oder Mischungen davon enthält oder daraus besteht, wobei Komponente A2 bevorzugt ein verzweigtes Polypropylenoxid, enthält oder daraus besteht. In a sixth embodiment, the invention relates to a method according to one of the preceding embodiments, where component A2 contains or consists of a polyether polyol, polyester polyol, polyetherester polyol, polycarbonate polyol or polyacrylate polyol or mixtures thereof, with component A2 preferably containing or consisting of a branched polypropylene oxide.
In einer siebten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren nach einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei Komponente A3 Diethanolamin, Ethylendiamin, Glyzerin, Triproylenglycol, Trimethylolpropan oder Mischungen davon enthält oder daraus besteht, wobei Komponente A3 bevorzugt Tripopylenglycol enthält oder daraus besteht. In a seventh embodiment, the invention relates to a method according to one of the preceding embodiments, where component A3 contains or consists of diethanolamine, ethylenediamine, glycerol, triproylene glycol, trimethylolpropane or mixtures thereof, where component A3 preferably contains or consists of tripylene glycol.
In einer achten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren nach einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei Komponente B Carbodiimid-modifizierte Diisocyanate mit einem NCO-Gehalt nach EN ISO 11909 (2007) von 20 bis 50 Gew.-% bezogen auf die Carbodiimid- modifizierten Diisocyanate, enthält. In an eighth embodiment, the invention relates to a method according to one of the preceding embodiments, component B being carbodiimide-modified diisocyanates with an NCO content according to EN ISO 11909 (2007) of 20 to 50% by weight based on the carbodiimide-modified diisocyanates, contains.
In einer neunten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren nach einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei Komponente C eine anorganische Säure, eine Carbonsäure, eine halogenierte Carbonsäure, eine Dicarbonsäure, eine Hydroxycarbonsäure, eine Sulfonsäure, eine Phosphorsäure oder ein Phosphorsäurederivat ist, wobei Komponente C bevorzugt Dibutylphosphat, Salzsäure oder 2-Chloropropionsäure ist. In a ninth embodiment, the invention relates to a method according to one of the preceding embodiments, where component C is an inorganic acid, a carboxylic acid, a halogenated carboxylic acid, a dicarboxylic acid, a hydroxycarboxylic acid, a sulfonic acid, a phosphoric acid or a phosphoric acid derivative, with component C preferably being dibutyl phosphate , Hydrochloric acid or 2-chloropropionic acid.
In einer zehnten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren nach einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei Komponente C 0,04 bis 0,5 Gew.-%, bevorzugt 0,04 bis 0,3 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Zusammensetzung, in der Zusammensetzung enthalten sind. In einer elften Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren nach einer der vorstehenden Ausführungsformen, wobei das Prepolymer erhalten wird oder erhältlich ist durch Umsetzung einer Zusammensetzung enthaltend oder bestehend aus In a tenth embodiment, the invention relates to a method according to one of the preceding embodiments, where component C is 0.04 to 0.5% by weight, preferably 0.04 to 0.3% by weight, based in each case on the composition, in the composition are included. In an eleventh embodiment, the invention relates to a method according to one of the above embodiments, wherein the prepolymer is obtained or is obtainable by reacting a composition containing or consisting of
10,50 Gew.-% bis 30,50 Gew.-% von Komponente Al, 10.50% by weight to 30.50% by weight of component Al,
0,50 Gew.-% bis 3,50 Gew.-% von Komponente A2, 0.50% by weight to 3.50% by weight of component A2,
1,00 Gew.-% bis 8,00 Gew.-% von Komponente A3, 1.00% by weight to 8.00% by weight of component A3,
67,85 Gew.-% bis 77,65 Gew.-% von Komponente B, 67.85% to 77.65% by weight of component B,
0,05 bis 0,2 Gew.-% von Komponente C, 0.05 to 0.2% by weight of component C,
0,10 bis 0,20 Gew.-% von Komponente D, 0.10 to 0.20% by weight of component D,
wobei die Gew.-% bezogen sind auf die Summe aller Komponenten der Zusammensetzung, bei einer Kennzahl von 600 bis 650, bevorzugt bei einer Kennzahl von 610 bis 630. the% by weight being based on the sum of all components of the composition, with an index from 600 to 650, preferably with an index from 610 to 630.
In einer zwölften Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Prepolymer, erhalten durch oder erhältlich durch ein Verfahren nach einem der Ausführungsformen 1 bis 11. In a twelfth embodiment, the invention relates to a prepolymer obtained by or obtainable by a process according to one of embodiments 1 to 11.
In einer dreizehnten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Prepolymer nachIn a thirteenth embodiment, the invention relates to a prepolymer according to
Ausführungsform 12, wobei das Prepolymer einen NCO-Gehalt nach EN ISO 11909 (2007) von 15 bis 30 Gew.-%, bevorzugt von 18 bis 21 Gew.-%, bezogen auf die Masse des Prepolymers, aufweist. Embodiment 12, wherein the prepolymer has an NCO content according to EN ISO 11909 (2007) of 15 to 30% by weight, preferably 18 to 21% by weight, based on the mass of the prepolymer.
In einer vierzehnten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Prepolymer nachIn a fourteenth embodiment, the invention relates to a prepolymer according to
Ausführungsform 12 oder 13, wobei das Prepolymer nach einer Lagerung bei 80 °C für drei Tage einen NCO-Gehalt nach EN ISO 11909 (2007) aufweist, der nicht mehr als 10 %, bevorzugt nicht mehr als 3 %, niedriger ist als der NCO-Gehalt des Prepolymers zu Beginn der Lagerung. Embodiment 12 or 13, wherein the prepolymer, after storage at 80 ° C. for three days, has an NCO content according to EN ISO 11909 (2007) which is not more than 10%, preferably not more than 3%, lower than the NCO -Content of the prepolymer at the beginning of storage.
In einer fünfzehnten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Prepolymer nach einer der Ausführungsformen 12 bis 14, wobei das Prepolymer eine dynamische Viskosität bei 50 °C nach DIN 53019 (2008) < 0,30 Pa*s, bevorzugt < 0,15 Pa*s, aufweist, gemessen mit einem Rheometer mit einer Kegel-Platte-Konfiguration mit einem Abstand von 1 mm, bei 25 °C, einer Scherung von 0,01 bis 1000 1/s, wobei die dynamische Viskosität der Mittelwert aller Messpunkte ist, die für einen Zeitraum von 10 Minuten im Abstand von 10 Sekunden gemessen wurden. In a fifteenth embodiment, the invention relates to a prepolymer according to one of embodiments 12 to 14, the prepolymer having a dynamic viscosity at 50 ° C. according to DIN 53019 (2008) <0.30 Pa * s, preferably <0.15 Pa * s, has, measured with a rheometer with a cone-plate configuration with a distance of 1 mm, at 25 ° C, a shear of 0.01 to 1000 1 / s, wherein the dynamic viscosity is the mean value of all measurement points that for a Period of 10 minutes were measured at intervals of 10 seconds.
In einer sechzehnten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Prepolymer nach einer der Ausführungsformen 12 bis 15, wobei das Prepolymer nach einer Lagerung bei 80 °C für drei Tage eine dynamische Viskosität bei 50 °C nach DIN 53019 (2008) aufweist, die nicht mehr als 50 %, bevorzugt nicht mehr als 40 % höher ist als die dynamische Viskosität des Prepolymers zu Beginn der Lagerung, wobei die dynamische Viskosität jeweils gemessen wird mit einem Rheometer mit einer Kegel-Platte-Konfiguration mit einem Abstand von 1 mm, bei 25 °C, einer Scherung von 0,01 bis 1000 1/s, wobei die dynamische Viskosität der Mittelwert aller Messpunkte ist, die für einen Zeitraum von 10 Minuten im Abstand von 10 Sekunden gemessen wurden. In a sixteenth embodiment, the invention relates to a prepolymer according to one of embodiments 12 to 15, wherein the prepolymer, after storage at 80 ° C. for three days, has a dynamic viscosity at 50 ° C. according to DIN 53019 (2008) that is not more than 50 %, preferably not more than 40% higher than the dynamic viscosity of the prepolymer at the beginning of storage, the dynamic viscosity being measured in each case using a rheometer a cone-plate configuration with a distance of 1 mm, at 25 ° C, a shear of 0.01 to 1000 1 / s, where the dynamic viscosity is the mean value of all measuring points, which for a period of 10 minutes at an interval of 10 seconds were measured.
In einer siebzehnten Ausführungsform betrifft die Erfindung einen Polyurethan- Integralschaumstoff, erhalten durch oder erhältlich durch Umsetzung einer Zusammensetzung enthaltend oder bestehend aus In a seventeenth embodiment, the invention relates to a polyurethane integral skin foam obtained by or obtainable by reacting a composition containing or consisting of
- einem Prepolymer nach einem der Ausführungsformen 12 bis 16, - a prepolymer according to one of the embodiments 12 to 16,
- einer Polyolkomponente mit einer Hydroxylzahl gemäß DIN 53240-2 (November 2007) von 140 mg KOH/g bis 200 mg KOH/g, - a polyol component with a hydroxyl number according to DIN 53240-2 (November 2007) of 140 mg KOH / g to 200 mg KOH / g,
- optional Hilfs- und Zusatzstoffen, - optional auxiliaries and additives,
bei einer Kennzahl von 85 bis 110. with a code from 85 to 110.
In einer achtzehnten Ausführungsform betrifft die Erfindung einen Polyurethan-In an eighteenth embodiment, the invention relates to a polyurethane
Integralschaumstoff nach Ausführungsform 17, wobei der Polyurethan-Integralschaumstoff eine Formteildichte von 450 bis 700 g/1, bevorzugt von 550 bis 650 g/1, aufweist, wobei die Formteildichte mittels des Volumens und der Masse eines Prüfkörpers aus dem Polyurethan - Integralschaumstoff berechnet wird. Integral foam according to embodiment 17, wherein the polyurethane integral foam has a molded part density of 450 to 700 g / l, preferably from 550 to 650 g / l, the molded part density being calculated from the polyurethane integral foam using the volume and mass of a test body.
In einer neunzehnten Ausführungsform betrifft die Erfindung einen Polyurethan-In a nineteenth embodiment, the invention relates to a polyurethane
Integralschaumstoff nach Ausführungsform 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyurethan-Integralschaumstoff eine Shore-A Härte nach DIN ISO 7619-1 (2012) von 50 bis 65, bevorzugt von 55 bis 62, aufweist. Integral foam according to embodiment 17 or 18, characterized in that the polyurethane integral foam has a Shore A hardness according to DIN ISO 7619-1 (2012) of 50 to 65, preferably 55 to 62.
In einer zwanzigsten Ausführungsform betrifft die Erfindung einen Polyurethan-In a twentieth embodiment, the invention relates to a polyurethane
Integralschaumstoff nach einer der Ausführungsformen 17 bis 19, wobei der Polyurethan- Integralschaumstoff eine Zugfestigkeit nach DIN EN ISO 1798 (2008) von 2,5 bis 9 MPa, bevorzugt von 3 bis 5 MPa, aufweist. Integral foam according to one of the embodiments 17 to 19, wherein the polyurethane integral foam has a tensile strength according to DIN EN ISO 1798 (2008) of 2.5 to 9 MPa, preferably from 3 to 5 MPa.
In einer einundzwanzigsten Ausführungsform betrifft die Erfindung einen Polyurethan- Integralschaumstoff nach einer der Ausführungsformen 17 bis 20, wobei der Polyurethan- Integralschaumstoff eine Zugdehnung nach DIN EN ISO 1798 (2008) von 200 bis 400 %, bevorzugt von 250 bis 380 %, aufweist. In a twenty-first embodiment, the invention relates to a polyurethane integral skin foam according to one of embodiments 17 to 20, the polyurethane integral skin foam having a tensile elongation according to DIN EN ISO 1798 (2008) of 200 to 400%, preferably 250 to 380%.
In einer zweiundzwanzigsten Ausführungsform betrifft die Erfindung einen Polyurethan- Integralschaumstoff nach einer der Ausführungsformen 17 bis 21, wobei der Polyurethan- Integralschaumstoff eine Weiterreissfestigkeit nach DIN EN ISO 8067 (2009)von 15 bis 20 kN/m, bevorzugt von 15 bis 18 kN/m, aufweist. In a twenty-second embodiment, the invention relates to a polyurethane integral skin foam according to one of embodiments 17 to 21, wherein the polyurethane Integral foam has a tear strength according to DIN EN ISO 8067 (2009) of 15 to 20 kN / m, preferably 15 to 18 kN / m.
In einer dreiundzwanzigsten Ausführungsform betrifft die Erfindung einen Polyurethan- Integralschaumstoff nach einer der Ausführungsformen 17 bis 22, wobei der Polyurethan- Integralschaumstoff eine Rückprallelastizität nach DIN 53512 (2000) von 15 bis 25 %, bevorzugt von 20 bis 25 %, aufweist. In a twenty-third embodiment, the invention relates to a polyurethane integral skin foam according to one of embodiments 17 to 22, the polyurethane integral skin foam having a rebound resilience according to DIN 53512 (2000) of 15 to 25%, preferably of 20 to 25%.
In einer vierundzwanzigsten Ausführungsform betrifft die Erfindung die Verwendung eines Prepolymers nach einer der Ausführungsformen 12 bis 16 oder eines Polyurethan - Integralschaumstoffs nach einer der Ausführungsformen 17 bis 23 zur Herstellung von Schuhsohlen, insbesondere zur Herstellung von Schuhsohlen für Sportschuhe oder Wanderschuhe. In a twenty-fourth embodiment, the invention relates to the use of a prepolymer according to one of embodiments 12 to 16 or a polyurethane integral skin foam according to one of embodiments 17 to 23 for the production of shoe soles, in particular for the production of shoe soles for sports shoes or hiking shoes.
Beispiele Examples
Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele weiter erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. The present invention is further illustrated by the following examples, but without being restricted thereto.
Synthese von Prepolymeren Synthesis of prepolymers
Es wurden verschiedene Prepolymere dargestellt und ihre dynamische Viskosität sowie ihr NCO- Gehalt vor und nach einer Lagerung von 3 Tagen bei 80 °C unter Stickstoffatmosphäre untersucht. Various prepolymers were presented and their dynamic viscosity and their NCO content were investigated before and after storage for 3 days at 80 ° C. under a nitrogen atmosphere.
Methoden Methods
Katalysatormenge: Die Gehälter an Co und Zn im Polyoxymethylen-Polypropylenoxid Block- Copolymer (Polyol 2) wurde gemäß DIN - ISO 17025 (August 2005) bestimmt. Daraus wurde anhand des Molekulargewichts des DMC-Katalysators die Menge an Katalysator in Polyol 2 berechnet. Da nur das Polyol 2 DMC-Katalysator-Reste enthielt, entspricht die ermittelte Amount of catalyst: The levels of Co and Zn in the polyoxymethylene-polypropylene oxide block copolymer (polyol 2) were determined in accordance with DIN - ISO 17025 (August 2005). The amount of catalyst in polyol 2 was calculated from this on the basis of the molecular weight of the DMC catalyst. Since only the polyol contained 2 DMC catalyst residues, the determined corresponds
Stoffmenge damit der Gesamtmenge an DMC-Katalysator in der Komponente A. Amount of substance thus the total amount of DMC catalyst in component A.
OH-Zahl: Die OH-Zahl (Hydroxylzahl) wurde gemäß DIN 53240-2 (November 2007) bestimmt. OH number: The OH number (hydroxyl number) was determined in accordance with DIN 53240-2 (November 2007).
NCO-Gehalt: Der NCO-Gehalt wurde gemäß EN ISO 11909 (2007) bestimmt. dynamische Viskosität: Die dynamische Viskosität wurde nach DIN 53019 (2008) ermittelt, wobei ein Physica MCR 501 Rheometer der Fa. Anton Paar verwendet wurde. Es wurde eine Kegel- Platte-Konfiguration mit einem Abstand von 1 mm gewählt (Messsystem DCP25). Das Prepolymer (0,1 g) wurde auf der Rheometerplatte aufgebracht und bei 25 °C einer Scherung von 0,01 bis 1000 1/s unterworfen und für 10 min alle 10 s die Viskosität gemessen. Angegeben ist die über alle Messpunkte gemittelte Viskosität. NCO content: The NCO content was determined in accordance with EN ISO 11909 (2007). Dynamic viscosity: The dynamic viscosity was determined according to DIN 53019 (2008), using a Physica MCR 501 rheometer from Anton Paar. A cone-plate configuration with a distance of 1 mm was selected (DCP25 measuring system). The prepolymer (0.1 g) was applied to the rheometer plate and subjected to a shear of 0.01 to 1000 at 25 ° C 1 / s and the viscosity was measured every 10 s for 10 min. The viscosity given is averaged over all measuring points.
Eindringtiefe: Penetration depth:
Zur Bestimmung der Eindringtiefe wird eine Prüfmaschine verwendet, bei der in einen Becher mit dem zu prüfenden Polyurethanschaum ein Prüfstempel mit Hilfe eines definierten Gewichts für einen definierten Zeitraum in den Schaum gedrückt wird. Bei der vorliegenden Erfindung hatte der Prüfstempel die Form einer Stange mit einem Durchmesser von 8 mm. Die Reaktionsmischung wurde 10 sec mit einem Pendraulik-Standrührer bei 1400 rpm vermischt und in einen Pappbecher mit 245 ml Volumen gegeben. 75 sec nach Beginn der Vermischung wurde der Prüfstempel der Maschine mit einem Gewicht von 505 g für 90 sec in den frischen Freischaum gedrückt und danach die Eindringtiefe registriert. Je geringer die Eindringtiefe, desto mehr ist der Schaum schon durchreagiert. Um das Optimum zu bestimmen, wird der Versuch bei verschiedenen Indizes durchgeführt, wobei die geringste Eindringtiefe als Optimum angenommen wird. To determine the penetration depth, a testing machine is used in which a test stamp is pressed into a cup with the polyurethane foam to be tested with the aid of a defined weight for a defined period of time. In the present invention, the test stamp was in the form of a rod with a diameter of 8 mm. The reaction mixture was mixed for 10 seconds with a Pendraulik upright stirrer at 1400 rpm and placed in a paper cup with a volume of 245 ml. 75 seconds after the start of mixing, the test stamp of the machine with a weight of 505 g was pressed into the fresh foam for 90 seconds and the depth of penetration was then recorded. The smaller the penetration depth, the more the foam has already reacted. In order to determine the optimum, the test is carried out at various indices, the smallest penetration depth being assumed as the optimum.
Formteil- und Freischaumdichte: Die Formteil- und die Freischaumdichte wurde aus dem Volumen und der Masse des Prüfkörpers berechnet. Molded part and free foam density: The molded part and free foam density were calculated from the volume and the mass of the test specimen.
Shore A-Härte: Die Bestimmung der Shore A-Härte erfolgte gemäß DIN ISO 7619-1 (2012) Shore A hardness: The Shore A hardness was determined in accordance with DIN ISO 7619-1 (2012)
Zugfestigkeit und Zugdehnung: Die Bestimmung der Zugfestigkeit und -dehnung erfolgte gemäß DIN EN ISO 1798 (2008). Tensile strength and elongation: The tensile strength and elongation were determined in accordance with DIN EN ISO 1798 (2008).
Weiterreissfestigkeit: Die Weiterreissfestigkeit wurde gemäß DIN EN ISO 8067 (2009) bestimmt. Rückprallelastizität: Der Rebound wurde gemäß DIN 53512 (2000) bestimmt. Tear strength: The tear strength was determined in accordance with DIN EN ISO 8067 (2009). Rebound resilience: The rebound was determined in accordance with DIN 53512 (2000).
Materialien materials
Isocyanat 1: 4,4’-Methylendiphenyldiisocyanat, NCO-Gehalt 33,6 Gew.-%; Desmodur® 44M Isocyanate 1: 4,4'-methylenediphenyl diisocyanate, NCO content 33.6% by weight; Desmodur® 44M
(Covestro AG Deutschland) (Covestro AG Germany)
Isocyanat 2: Carbodiimid-modifiziertes 4,4’-Methylendiphenyldiisocyanat, NCO-Gehalt 29,5 Isocyanate 2: carbodiimide-modified 4,4'-methylenediphenyl diisocyanate, NCO content 29.5
Gew.-%; Desmodur® CD-S (Covestro AG Deutschland) Wt%; Desmodur® CD-S (Covestro AG Germany)
Isocyanat 3: 5 Gew.-% HCl in einer Mischung aus 2,4’-Methylendiphenyldiisocyanat und 4,4’- methylendiphenyldiisocyanat (11 :9 Gewichtsteile) erhalten durch Begasung von MDI mit Chlorwasserstoff Polyol 1 : 1,2-Propylenglycol-gestartetes Polypropylenoxid mit einer OH-Zahl von 56 mgIsocyanate 3: 5% by weight of HCl in a mixture of 2,4'-methylenediphenyl diisocyanate and 4,4'-methylenediphenyl diisocyanate (11: 9 parts by weight) obtained by gassing MDI with hydrogen chloride Polyol 1: 1,2-propylene glycol-started polypropylene oxide with an OH number of 56 mg
KOH/g, hergestellt unter KOH-Katalyse (enthält 0.54 Gew.% H2SO4)KOH / g, produced under KOH catalysis (contains 0.54 wt.% H2SO4)
Polyol 2: Polyoxymethylen-Polypropylenoxid Block-Copolymer mit einer OH-Zahl von 57 mg KOH/g hergestellt unter Doppelmetallcyanid-Katalyse, wobei der Doppelmetallcyanid-Katalysator gemäß Beispiel 6 der WO 01/80994 Al hergestellt wurde Polyol 2: polyoxymethylene-polypropylene oxide block copolymer with an OH number of 57 mg KOH / g produced with double metal cyanide catalysis, the double metal cyanide catalyst being produced according to Example 6 of WO 01/80994 A1
Polyol 3: Glycerin-gestartetes Polypropylenoxid mit einer OH-Zahl von 56 mg KOH/g, hergestellt unter KOH-Katalyse Polyol 3: Glycerol-started polypropylene oxide with an OH number of 56 mg KOH / g, produced under KOH catalysis
Polyol 4: Tripropylenglycol der Firma Sigma Aldrich Polyol 4: tripropylene glycol from Sigma Aldrich
2-Chloropropionsäure (CPA) von Sigma Aldrich 2-chloropropionic acid (CPA) from Sigma Aldrich
Dibutylphosphat (DBP) Dibutyl phosphate (DBP)
Antioxidanz: Irganox 1135 Handelsprodukt der Firma BASF, Benzolpropionsäure-3,5- bis(l,ldimethyl-ethyl)-4-hydroxy C7-C9 Alkylester Antioxidant: Irganox 1135 commercial product from BASF, benzene propionic acid-3,5- bis (1,3-dimethyl-ethyl) -4-hydroxy C7-C9 alkyl ester
Referenzbeispiel 1 Reference example 1
Herstellung eines unstabilisierten Präpolvmers auf Basis von Polypronylenoxid Production of an unstabilized prepolymer based on polypronylene oxide
In einem 1 L- Vierhalskolben mit Gaseinlass, Rückflusskühler, Rührer und Tropftrichter wurden 361 g Isocyanat 1 vorgelegt, mit Stickstoff beaufschlagt und unter Rühren auf 80 °C aufgeheizt. Zu dieser Lösung wurde eine Polyol-Mischung, bestehend aus 92,8 g Polyol 1, 12,5 g Polyol 3, 33,6 g Polyol 4 und 0,48 g Irganox 1135 zugegeben, sodass die Temperatur 80 °C nicht übersteigt. Nach vollständiger Zugabe wurde das Gemisch für 2 Stunden bei 80 °C gerührt. A 1 L four-necked flask with gas inlet, reflux condenser, stirrer and dropping funnel was initially charged with 361 g of isocyanate 1, pressurized with nitrogen and heated to 80 ° C. with stirring. A polyol mixture consisting of 92.8 g of polyol 1, 12.5 g of polyol 3, 33.6 g of polyol 4 and 0.48 g of Irganox 1135 was added to this solution so that the temperature did not exceed 80.degree. After the addition was complete, the mixture was stirred at 80 ° C. for 2 hours.
Referenzbeispiel 2 Reference example 2
Herstellung eines unstabilisierten Prepolymers auf Basis von POM-PO Block-Copolvmeren Production of an unstabilized prepolymer based on POM-PO block copolymers
In einem 6 L- Vierhalskolben mit Gaseinlass, Rückflusskühler, Rührer und Tropftrichter wurden 3560 g Isocyanat 1 und 50 g Isocyanat 2 vorgelegt, mit Stickstoff beaufschlagt und unter Rühren auf 80 °C aufgeheizt. Zu dieser Lösung wurde eine Polyol-Mischung, bestehend aus 925 g Polyol 2, 125 g Polyol 3, 335 g Polyol 4 und 4.8 g Irganox 1135 zugegeben, sodass die Temperatur 80 °C nicht übersteigt. Nach vollständiger Zugabe wurde das Gemisch für 2 Stunden bei 80 °C gerührt. A 6 L four-necked flask with gas inlet, reflux condenser, stirrer and dropping funnel was initially charged with 3560 g of isocyanate 1 and 50 g of isocyanate 2, charged with nitrogen and heated to 80 ° C. with stirring. A polyol mixture consisting of 925 g of polyol 2, 125 g of polyol 3, 335 g of polyol 4 and 4.8 g of Irganox 1135 was added to this solution so that the temperature did not exceed 80.degree. After the addition was complete, the mixture was stirred at 80 ° C. for 2 hours.
Referenzbeispiel 3 Reference example 3
Herstellung eines CPA-stabilisierten Prepolymers auf Basis von POM-PO Block-Copolymeren In einem 6 L- Vierhalskolben mit Gaseinlass, Rückflusskühler, Rührer und Tropftrichter wurden 4327 g Isocyanat 1 vorgelegt, mit Stickstoff beaufschlagt und unter Rühren auf 80 °C aufgeheizt. Zu dieser Lösung wurde eine Polyol-Mischung, bestehend aus 1113 g Polyol 2, 150 g Polyol 3, 403 g Polyol 4 und 5,7 g Irganox 1135 sowie 0,6 g CPA zugegeben, sodass die Temperatur 80 °C nicht übersteigt. Nach vollständiger Zugabe wurde das Gemisch für 2 Stunden bei 80 °C gerührt. Production of a CPA-stabilized prepolymer based on POM-PO block copolymers In a 6 L four-necked flask with gas inlet, reflux condenser, stirrer and dropping funnel, 4327 g of isocyanate 1 were placed, subjected to nitrogen and heated to 80 ° C. with stirring. A polyol mixture consisting of 1113 g of polyol 2, 150 g of polyol 3, 403 was added to this solution g polyol 4 and 5.7 g Irganox 1135 as well as 0.6 g CPA were added so that the temperature does not exceed 80 ° C. After the addition was complete, the mixture was stirred at 80 ° C. for 2 hours.
Beispiel 4 (erfindungsgemäß) Example 4 (according to the invention)
Herstellung eines HCl-stabilisierten Prepolymers auf Basis von POM-PO Block-Copolymeren In einem 4 L- Vierhalskolben mit Gaseinlass, Rückflusskühler, Rührer und Tropftrichter wurden 2113 g Isocyanat 1, 30 g Isocyanat 2 und 23,4 g Isocyanat 3 vorgelegt, mit Stickstoff beaufschlagt und unter Rühren auf 80 °C aufgeheizt. Zu dieser Lösung wurde eine Polyol-Mischung, bestehend aus 555 g Polyol 2, 75 g Polyol 3, 210 g Polyol 4 und 3,0 g Irganox 1135 zugegeben, sodass die Temperatur 80 °C nicht übersteigt. Nach vollständiger Zugabe wurde das Gemisch für 2 Stunden bei 80 °C gerührt. Production of an HCl-stabilized prepolymer based on POM-PO block copolymers In a 4 L four-necked flask with gas inlet, reflux condenser, stirrer and dropping funnel, 2113 g of isocyanate 1, 30 g of isocyanate 2 and 23.4 g of isocyanate 3 were placed, with nitrogen applied and heated to 80 ° C with stirring. A polyol mixture consisting of 555 g of polyol 2, 75 g of polyol 3, 210 g of polyol 4 and 3.0 g of Irganox 1135 was added to this solution so that the temperature did not exceed 80.degree. After the addition was complete, the mixture was stirred at 80 ° C. for 2 hours.
Beispiel 5 (erfindungsgemäß) Example 5 (according to the invention)
Herstellung eines CPA-stabilisierten Prepolymers auf Basis von POM-PO Block-Copolymeren In einem 500 mL- Vierhalskolben mit Gaseinlass, Rückflusskühler, Rührer und Tropftrichter wurden 356 g Isocyanat 1 und 5,0 g Isocyanat 2 vorgelegt, mit Stickstoff beaufschlagt und unter Rühren auf 80 °C aufgeheizt. Zu dieser Lösung wurde eine Polyol-Mischung, bestehend aus 92,3 g Polyol 2, 12,5 g Polyol 3, 33,4 g Polyol 4, 0,5 g Irganox 1135 und 0,5 g CPA zugegeben, sodass die Temperatur 80 °C nicht übersteigt. Nach vollständiger Zugabe wurde das Gemisch für 2 Stunden bei 80 °C gerührt. Preparation of a CPA-stabilized prepolymer based on POM-PO block copolymers In a 500 mL four-necked flask with gas inlet, reflux condenser, stirrer and dropping funnel, 356 g of isocyanate 1 and 5.0 g of isocyanate 2 were placed, charged with nitrogen and stirred up 80 ° C heated. A polyol mixture consisting of 92.3 g of polyol 2, 12.5 g of polyol 3, 33.4 g of polyol 4, 0.5 g of Irganox 1135 and 0.5 g of CPA was added to this solution, so that the temperature was 80 ° C does not exceed. After the addition was complete, the mixture was stirred at 80 ° C. for 2 hours.
Beispiel 6 (erfindungsgemäß) Example 6 (according to the invention)
Herstellung eines DBP-stabilisierten Prepolymers auf Basis von POM-PO Block-Copolymeren In einem 4 L-Dreihalskolben mit Gaseinlass, Rückflusskühler, Rührer und Tropftrichter wurden 1795 g Isocyanat 1 und 2,4 g Isocyanat 2 vorgelegt, mit Stickstoff beaufschlagt und unter Rühren auf 80 °C aufgeheizt. Zu dieser Lösung wurde eine Polyol-Mischung, bestehend aus 466 g Polyol 2, 63,1 g Polyol 3, 169 g Polyol 4, 2,4 g Irganox 1135 und 1,5 g DBP zugegeben, sodass die Temperatur 80 °C nicht übersteigt. Nach vollständiger Zugabe wurde das Gemisch für 2 Stunden bei 80 °C gerührt. Production of a DBP-stabilized prepolymer based on POM-PO block copolymers In a 4 L three-necked flask with gas inlet, reflux condenser, stirrer and dropping funnel, 1795 g of isocyanate 1 and 2.4 g of isocyanate 2 were placed, charged with nitrogen and stirred up 80 ° C heated. A polyol mixture consisting of 466 g of polyol 2, 63.1 g of polyol 3, 169 g of polyol 4, 2.4 g of Irganox 1135 and 1.5 g of DBP was added to this solution so that the temperature does not exceed 80.degree . After the addition was complete, the mixture was stirred at 80 ° C. for 2 hours.
Lagerstabilität der Prepolymere Storage stability of the prepolymers
Die in Beispiel 1 - 5 erhaltenen Prepolymere wurden 3 Tage lang bei 80 °C gelagert unter Stickstoffatmosphäre. Die dynamische Viskosität und der NCO-Wert der Prepolymere vor und nach der Alterung sind in Tabelle 1 dargestellt. Das Prepolymer sollte einen NCO-Gehalt von 15 bis 25 Gew.-% und eine dynamische Viskosität bei 50 °C 100 bis 500 mPa*s aufweisen. The prepolymers obtained in Examples 1-5 were stored for 3 days at 80 ° C. under a nitrogen atmosphere. The dynamic viscosity and the NCO value of the prepolymers before and after aging are shown in Table 1. The prepolymer should have an NCO content of 15 to 25% by weight and a dynamic viscosity at 50 ° C. 100 to 500 mPa * s.
Die Mengenangaben in der nachfolgenden Tabelle 1 sind in Gew.-% bezogen auf die Summe der Masse aller Komponenten. üMet (DMC) = molbezogene Stoffmenge der Metalle des Doppelmetallcyanid-Katalysators ermittelt nach DIN - ISO 17025 (August 2005) The quantities given in Table 1 below are in% by weight based on the sum of the mass of all components. ü Met (DMC) = molar amount of substance of the metals of the double metal cyanide catalyst determined according to DIN - ISO 17025 (August 2005)
n(C) = molbezogene Stoffmenge der Komponente C n (C) = molar amount of substance of component C.
Tabelle 1: Zusammensetzung und Eigenschaften der Prepolymere Table 1: Composition and properties of the prepolymers
Mit den Lagerbedingungen in den oben dargestellten Beispielen wurde eine Lagerung von 6 Monaten bei einer Temperatur von 25 °C unter Schutzgasatmosphäre simuliert. With the storage conditions in the examples presented above, storage of 6 months at a temperature of 25 ° C. under a protective gas atmosphere was simulated.
Das Referenz-Prepolymer 2 enthält ein Polyoxymethylen-Polyoxyalkylen-Blockcopolymer, jedoch keine Säure. Dieses Beispiel zeigt, dass Prepolymere auf Basis eines Polyoxymethylen- Polyoxyalkylen-Blockcopolymers ohne eine Säure eine zu hohe dynamische Viskosität aufweisen, um in einem Herstellungsprozesses für ein Polyurethan eingesetzt werden zu können, insbesondere wenn ein zügiges Befüllen eines Formwerkzeugs vor einer Ausreaktion der Komponenten gewährleistet werden muss. Darüber hinaus weist Prepolymer 2 einen zu geringen NCO-Gehalt auf, insbesondere nach der Lagerung. The reference prepolymer 2 contains a polyoxymethylene-polyoxyalkylene block copolymer, but no acid. This example shows that prepolymers based on a polyoxymethylene-polyoxyalkylene block copolymer without an acid have a dynamic viscosity that is too high to be used in a manufacturing process for a polyurethane, especially if a quick filling of a mold before the components are allowed to react got to. In addition, prepolymer 2 has too low an NCO content, in particular after storage.
Bei den erfindungsgemäßen Prepolymeren 4, 5 und 6 handelt es sich um Prepolymere, die ein Polyoxymethylen-Polyoxyalkylen-Blockcopolymer und eine Säure im erfindungsgemäßen Bereich enthalten. Diese Prepolymere weisen eine ausreichend niedrige dynamische Viskosität auf, um für die Herstellung eines Polyurethan-Integralschaums verwendet zu werden. Dies gilt insbesondere für die dynamische Viskosität nach der Lagerung. Auch der NCO-Gehalt ist, insbesondere nach der Lagerung, ausreichend hoch, so dass das Prepolymer über eine ausreichende Reaktivität für die Umsetzung mit einer Polyolkomponente zu einem Polyurethan aufweist. Die erfindungsgemäßen Prepolymere 4, 5 und 6 weisen eine vergleichbare Reaktivität auf wie das Referenz-Prepolymer 1. Das Referenz-Prepolymer 1 enthält kein Polyoxymethylen-Polyoxyalkylen-Blockcopolymer und entspricht einem üblicherweise für die Herstellung von Polyurethan-Integralschaumstoffen verwendeten Prepolymer auf Polyetherbasis. The prepolymers 4, 5 and 6 according to the invention are prepolymers which contain a polyoxymethylene-polyoxyalkylene block copolymer and an acid in the range according to the invention. These prepolymers have a sufficiently low dynamic viscosity to be used for the production of a polyurethane integral foam. This is especially true for the dynamic viscosity after storage. The NCO content is also sufficiently high, especially after storage, so that the prepolymer has sufficient reactivity for the reaction with a polyol component to form a polyurethane. The prepolymers 4, 5 and 6 according to the invention have a reactivity comparable to that of the reference prepolymer 1. The reference prepolymer 1 does not contain a polyoxymethylene-polyoxyalkylene block copolymer and corresponds to a polyether-based prepolymer customarily used for the production of integral polyurethane foams.
Synthese von Polyurethan-Integralschaumstoffen Synthesis of polyurethane integral skin foams
Die Prepolymere 1 bis 5 wurden zusammen mit einer Polyolkomponente zu Polyurethan- Integralschaumstoffen verarbeitet. The prepolymers 1 to 5 were processed together with a polyol component to form integral polyurethane foams.
Für die Synthese der Polyurethan-Integralschaumstoffe wurden folgende Edukte eingesetzt: The following starting materials were used for the synthesis of the polyurethane integral skin foams:
- Prepolymere aus den Bsp. 4 und 6 so wie oben beschrieben - Prepolymers from Ex. 4 and 6 as described above
- Bayflex S 99-312, Handelsprodukt der Fa. Covestro Deutschland AG, Polyolmischung mit einer Hydroxylzahl gemäß DIN 53240-1 :2013-06 von 171 mg KOH/g, Bayflex S 99-312 enthält kein Polyoxymethylen-Polypropylenoxid Block-Copolymer Bayflex S 99-312, commercial product from Covestro Deutschland AG, polyol mixture with a hydroxyl number according to DIN 53240-1: 2013-06 of 171 mg KOH / g, Bayflex S 99-312 does not contain any polyoxymethylene-polypropylene oxide block copolymer
- Desmodur 0960, Handelsprodukt der Fa. Covestro Deutschland AG, Isocyanatmischung mit einem NCO-Gehalt nach EN ISO 11909 (2007) von 20,4 % Desmodur 0960 enthält kein Prepolymer mit einem Polyoxymethylen-Polypropylenoxid Block-Copolymer Tabelle 2: Zusammensetzung der Polyurethan-Integralschaumstoffe Desmodur 0960, commercial product from Covestro Deutschland AG, isocyanate mixture with an NCO content according to EN ISO 11909 (2007) of 20.4% Desmodur 0960 does not contain a prepolymer with a polyoxymethylene-polypropylene oxide block copolymer Table 2: Composition of the polyurethane integral skin foams
Die Eigenschaften der Prepolymere bei der Synthese und die mechanischen Eigenschaften des erhaltenen Polyurethan-Integralschaumstoffs wurden untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst. The properties of the prepolymers during synthesis and the mechanical properties of the integral polyurethane foam obtained were investigated. The results are summarized in Table 2.
Tabelle 3: Eigenschaften der Polyurethan-Integralschaumstoffe Table 3: Properties of the polyurethane integral skin foams

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Herstellung eines Prepolymers für die Herstellung eines Polyurethan- Integralschaumstoffs, wobei das Prepolymer erhalten wird oder erhältlich ist durch Umsetzung einer Zusammensetzung enthaltend oder bestehend aus den folgenden Komponenten: 1. A process for the production of a prepolymer for the production of a polyurethane integral skin foam, the prepolymer being obtained or being obtainable by reacting a composition containing or consisting of the following components:
Komponente A enthaltend oder bestehend aus Component A containing or consisting of
- einem Polyoxymethylen-Polyoxyalkylen-Blockcopolymer mit einer Hydroxylzahl gemäß DIN 53240-2 (November 2007) von 20 mg KOH/g bis 200 mg KOH/g als Komponente Al, - a polyoxymethylene-polyoxyalkylene block copolymer with a hydroxyl number according to DIN 53240-2 (November 2007) of 20 mg KOH / g to 200 mg KOH / g as component Al,
- optional einem von Komponente Al verschiedenen Polymer mit einer mittleren Anzahl von mindestens 1,7 Zerewitinoff-aktiven Wasserstoffatomen und einer Hydroxylzahl gemäß DIN 53240-2 (November 2007) von 40 mg KOH/g bis 80 mg KOH/g als Komponente A2, - optionally a polymer different from component Al with an average number of at least 1.7 Zerewitinoff-active hydrogen atoms and a hydroxyl number according to DIN 53240-2 (November 2007) of 40 mg KOH / g to 80 mg KOH / g as component A2,
- optional einer von den Komponenten Al und A2 verschiedenen Verbindung mit mindestens zwei Zerewitinoff-aktiven Wasserstoffatomen und einem Molekulargewicht von 50 bis 500 g/mol als Komponente A3, - optionally one of the components Al and A2 different compound with at least two Zerewitinoff-active hydrogen atoms and a molecular weight of 50 to 500 g / mol as component A3,
Komponente B enthaltend oder bestehend aus Di- und/oder Polyisocyanaten mit einem NCO-Gehalt nach EN ISO 11909 (2007) von 15 bis 45 Gew.-% bezogen auf Komponente B, Component B containing or consisting of di- and / or polyisocyanates with an NCO content according to EN ISO 11909 (2007) of 15 to 45% by weight based on component B,
0,04 bis 1,0 Gew.-%, bezogen auf die Zusammensetzung, einer Protonensäure als0.04 to 1.0% by weight, based on the composition, of a protic acid as
Komponente C, Component C,
sowie optional einer Komponente D enthaltend Hilfsstoffe, and optionally a component D containing auxiliaries,
bei einer Kennzahl von 450 bis 850. with a code from 450 to 850.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Komponente Al aus einem Polyoxymethylen-Polypropylenoxid-Blockcopolymer oder ein Polyoxymethylen- Polyoxyalkylencarbonat-Blockcopolymer besteht, wobei das Blockcopolymer bevorzugt zwei endständige Polyoxyalkylenblöcke aufweist. 2. The method according to claim 1, characterized in that component Al consists of a polyoxymethylene-polypropylene oxide block copolymer or a polyoxymethylene-polyoxyalkylene carbonate block copolymer, the block copolymer preferably having two terminal polyoxyalkylene blocks.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Komponente Al in Anwesenheit eines Doppelmetallcyanid-Katalysators hergestellt wurde und die Komponente Al diesen Doppelmetallcyanid-Katalysator noch zumindest teilweise enthält, wobei der Gehalt an Doppelmetallcyanid-Katalysator bezogen auf die Komponente A 10 bis 5000 ppm, bevorzugt 1000 bis 2500 ppm, beträgt und der Gehalt an Doppelmetallcyanid- Katalysator anhand der nach DIN-ISO 17025 (August 2005) festgestellten Menge des Gehalts an Metall aus dem Doppelmetallcyanid-Katalysator ermittelt wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that at least component Al was prepared in the presence of a double metal cyanide catalyst and component Al still contains this double metal cyanide catalyst at least partially, the content of double metal cyanide catalyst based on component A 10 up to 5000 ppm, preferably 1000 to 2500 ppm, and the content of double metal cyanide Catalyst based on the amount of metal content of the double metal cyanide catalyst determined according to DIN-ISO 17025 (August 2005).
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsatzmenge der4. The method according to claim 3, characterized in that the amount used
Komponente C derart gewählt wird, dass die molbezogene Stoffmenge der Metalle des Doppelmetallcyanid-Katalysators nMet(DMC) ermittelt nach DIN - ISO 17025 (August 2005) zur molbezogenen Stoffmenge der Komponente C n(C) dem Zusammenhang folgt: nMet(DMC) · f = n(C) , wobei f eine Zahl von 1,0 bis 20,0, bevorzugt von 1,2 bis 10,0, weiter bevorzugt von 3,0 bis 6,0, besonders bevorzugt von 3,5 bis 5,0, ist. Component C is selected in such a way that the molar amount of substance of the metals of the double metal cyanide catalyst n Met (DMC) determined according to DIN - ISO 17025 (August 2005) for the molar amount of substance of component C n (C) follows the relationship: n Met (DMC) F = n (C), where f is a number from 1.0 to 20.0, preferably from 1.2 to 10.0, more preferably from 3.0 to 6.0, particularly preferably from 3.5 to 5 , 0, is.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that
Komponente Al eine Hydroxylzahl gemäß DIN 53240-2 (November 2007) von 30 mg KOH/g bis 150 mg KOH/g, bevorzugt von 40 mg KOH/g bis 100 mg KOH/g, aufweist. Component Al has a hydroxyl number according to DIN 53240-2 (November 2007) of 30 mg KOH / g to 150 mg KOH / g, preferably 40 mg KOH / g to 100 mg KOH / g.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that
Komponente A2 ein Polyetherpolyol, Polyesterpolyol, Polyetheresterpolyol,Component A2 is a polyether polyol, polyester polyol, polyether ester polyol,
Polycarbonatpolyol oder Polyacrylatpolyol oder Mischungen davon enthält oder daraus besteht, wobei Komponente A2 bevorzugt ein verzweigtes Polypropylenoxid, enthält oder daraus besteht. Contains or consists of polycarbonate polyol or polyacrylate polyol or mixtures thereof, component A2 preferably containing or consisting of a branched polypropylene oxide.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that
Komponente A3 Diethanolamin, Ethylendiamin, Glyzerin, Triproylenglycol,Component A3 Diethanolamine, Ethylenediamine, Glycerine, Triproyleneglycol,
Trimethylolpropan oder Mischungen davon enthält oder daraus besteht, wobei Komponente A3 bevorzugt Tripopylenglycol enthält oder daraus besteht. Contains or consists of trimethylol propane or mixtures thereof, with component A3 preferably containing or consisting of tripylene glycol.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that
Komponente B Carbodiimid-modifizierte Diisocyanate mit einem NCO-Gehalt nach EN ISO 11909 (2007) von 20 bis 50 Gew.-% bezogen auf die Carbodiimid-modifizierten Diisocyanate, enthält. Component B contains carbodiimide-modified diisocyanates with an NCO content according to EN ISO 11909 (2007) of 20 to 50% by weight based on the carbodiimide-modified diisocyanates.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that
Komponente C eine anorganische Säure, eine Carbonsäure, eine halogenierte Carbonsäure, eine Dicarbonsäure, eine Hydroxycarbonsäure, eine Sulfonsäure, eine Phosphorsäure oder ein Phosphorsäurederivat ist, wobei Komponente C bevorzugt Dibutylphosphat, Salzsäure oder 2-Chloropropionsäure ist. Component C is an inorganic acid, a carboxylic acid, a halogenated carboxylic acid, a dicarboxylic acid, a hydroxycarboxylic acid, a sulfonic acid, a phosphoric acid or is a phosphoric acid derivative, component C preferably being dibutyl phosphate, hydrochloric acid or 2-chloropropionic acid.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von Komponente C 0,04 bis 0,5 Gew.-%, bevorzugt 0,04 bis 0,3 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Zusammensetzung, in der Zusammensetzung enthalten sind. 10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that of component C 0.04 to 0.5 wt .-%, preferably 0.04 to 0.3 wt .-%, each based on the composition, in the composition are included.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Prepolymer erhalten wird oder erhältlich ist durch Umsetzung einer Zusammensetzung enthaltend oder bestehend aus 11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the prepolymer is obtained or is obtainable by reacting a composition containing or consisting of
- 10,50 Gew.-% bis 30,50 Gew.-% von Komponente Al, - 10.50% by weight to 30.50% by weight of component Al,
- 0,50 Gew.-% bis 3,50 Gew.-% von Komponente A2, - 0.50% by weight to 3.50% by weight of component A2,
- 1,00 Gew.-% bis 8,00 Gew.-% von Komponente A3, - 1.00% by weight to 8.00% by weight of component A3,
- 67,85 Gew.-% bis 77,65 Gew.-% von Komponente B, - 67.85% by weight to 77.65% by weight of component B,
- 0,05 bis 0,2 Gew.-% von Komponente C, - 0.05 to 0.2% by weight of component C,
- 0,10 bis 0,20 Gew.-% von Komponente D, - 0.10 to 0.20% by weight of component D,
wobei die Gew.-% bezogen sind auf die Summe aller Komponenten der Zusammensetzung, bei einer Kennzahl von 600 bis 650, bevorzugt bei einer Kennzahl von 610 bis 630. the% by weight being based on the sum of all components of the composition, with an index from 600 to 650, preferably with an index from 610 to 630.
12. Prepolymer, erhalten durch oder erhältlich durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11. 12. Prepolymer, obtained by or obtainable by a process according to any one of claims 1 to 11.
13. Polyurethan-Integralschaumstoff, erhalten durch oder erhältlich durch Umsetzung einer Zusammensetzung enthaltend oder bestehend aus 13. Polyurethane integral skin foam, obtained by or obtainable by reacting a composition containing or consisting of
- einem Prepolymer nach einem der Anspruch 12, - a prepolymer according to any one of claim 12,
- einer Polyolkomponente mit einer Hydro xylzahl gemäß DIN 53240-2 (November 2007) von 140 mg KOH/g bis 200 mg KOH/g, - a polyol component with a hydroxyl number according to DIN 53240-2 (November 2007) of 140 mg KOH / g to 200 mg KOH / g,
- optional Hilfs- und Zusatzstoffen, - optional auxiliaries and additives,
bei einer Kennzahl von 85 bis 110. with a code from 85 to 110.
14. Verwendung eines Prepolymers nach Anspruch 12 oder eines Polyurethan- Integralschaumstoffs nach Anspruch 13 zur Herstellung von Schuhsohlen, insbesondere zur Herstellung von Schuhsohlen für Sportschuhe oder Wanderschuhe. 14. Use of a prepolymer according to claim 12 or a polyurethane integral foam according to claim 13 for the production of shoe soles, in particular for the production of shoe soles for sports shoes or hiking boots.
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