NO145246B - Myke, fleksible polyuretanskum. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår myke bøyelige polyurethanskum med ekstra mykhetsgrad..•

Fremgangsmåten for fremstilling av polyurethanskum har vært kjent en tid. Den består i å omsette polyetherpolyoler med di-isocyanater i nærvær av katalysatorer, oppskumningsmidler, celle-regulerende fuktemidler, stabiliseringsmidler og andre hjelpestoffer ,

Polyetherpolyolene som for tiden brukes for fremstilling av mykt polyurethanskum er dannet ved å kondensere ett eller flere alkylenoxyder på forbindelser som har minst to aktive hydrogenatomer, eksempelvis glycoler, trioler, tetroler, aminer og blandinger av disse.

De.alkylenoxyder som oftest brukes for dette formål er ethylen-og propylenoxyder, enten enkeltvis eller i blanding. Når det brukes en blanding av propylen- og ethylenoxyder må innholdet av sistnevnte ikke være høyere enn 4 5 vekt% fordi den dannede polyol og den resulterende polymer da vil få for høy overflatespenning som vil hindre den ønskede oppskumming av polyurethanet i nærvær av de siliconfuktemidler som brukes for tiden.

Anvendelse av polyethere med høyt innhold av ethylen er i

alle tilfeller nødvendig for fremstilling av myke polyurethanskum med liten lastbærende evne.

For å unngå disse ulemper foreslås det i fransk patent

nr. 2129823 å forbedre bearbeidbarheten for en polyol med et høyt innhold av ethylenoxyd (58-77%), ved å blande den med en annen

polyol som har lavt innhold av ethylenoxyd (4-15%). På denne måte viser det resulterende system tilstrekkelig lav overflatespenning til at det lett kan bearbeides sammen med de vanlige siliconfuktemidler

I henhold til nevnte patent må innholdet av primære hydroxylgrupper i den første polyol være 35 - 44 %, og 35 - 60 % i den annen, mens forholdet mellom totalt innhold av ethylenoxyd og totalt innhold av primære hydroxylgrupper må ligge mellom 1,3 og 1,7.

En ulempe som er forbundet med fremgangsmåten beskrevet i det franske patent er at der kreves anvendelse av et par polyoler som ikke kan blandes med hverandre og derav følgende vanske-ligheter, mens et annet vanskelig punkt er bruk av polyoler som inneholder en høy prosentdel primære hydroxylgrupper hvilket for oppstarting krever bare én katalysator (aminkatalysator). Dette hindrer den riktige utbalansering mellom polymerisasjonsreaksjo-nene (NC0- og 0H) og ekspansjons- eller oppskumningsreaksjonene (NC0- og I^O) som ved kontinuerlig masseproduksjon av polyurethanskum skjer ved hjelp av et katalysatorpar, en metallisk katalysator (tinnoctoat, tinn-dibutyldilaurat etc.) og en aminkatalysator (tertiære aminer).

Foreliggende oppfinnelse angår myke, fleksible polyurethanskum, som er karakterisert ved at de er fremstilt ved en katalysert reaksjon og i nærvær av et skumningsmiddel av: (A) en enkelt polyetherpolyol som innbefatter fra 75 til 90 vekt% ethylenoxyd, hvilken polyether er terminert bare med propylenoxyd, og som er blitt fremstilt ved polykondensasjon av en blanding av propylenoxyd og ethylenoxyd med en forbindelse med minst to aktive hydrogenatomer, hvilken polyether har

(i) en funksjonalitet lik eller større enn 2,

(ii) en ekvivalent-vekt på mellom 700 og 2200 for hver hy-droxylgruppe, (iii) fra 2 til 35 % primære hydroxylgrupper, basert på det totale antall tilstedeværende hydroxylgrupper, og (iv) et forhold mellom vekt% ethylenoxyd og % tilstedeværende primære hydroxylgrupper på mellom 2,1 og 42,5, og

(B) en polyisocyanatprepolymer med 15 - 40 vekt% frie isocyanatgrupper som er produktet av partiell polymerisasjon av toluendiisocyanat og en polyetherpolyol som inneholder enheter

avledet fra propylenoxyd,

hvori komponent (A) og (B) er tilstede i slike mengder at molforholdet mellom isocyanatgrupper og hydroxylgrupper er lik eller større enn 1.

Det anvendte toluendiisocyanat som generelt inneholder

80 vekt% 2-4-isomer og 20 vekt% 2-6-isomer kan modifiseres på en v slik måte at forbindelsen får et annet prosentvis innhold av de to isomerer, eksempelvis 65 % og 35 % beregnet på samme måte som ovenfor, eller andre verdier.

I henhold til et annet viktig trekk ved oppfinnelsen kan man bruke udestillert eller rå toluendiisocyanat, dvs. et ba-re delvis renset toluendiisocyanat som er avtappet fra en egnet plate i destillasjonskolonnen.

Polyetherpolyolene (A), som skal benyttes, kan velges blant mange forbindelser som fremstilles ved kondensasjon av blandinger av propylenoxyder og ethylenoxyder og derpå med bare propylenoxyd slik at polyolens totale innhold av ethylenoxyd er minst 75 %.

Kondensasjonen foretas ut fra forbindelser (startere)'

som inneholder minst to aktive hydrogenatomer, eksempelvis glycoler, trioler, tetroler etc, aminer, alkanolamider og polyamider eller blandinger av disse.

Rekkefølgen mellom ethylen- og propylenoxydgrupper langs polyolens polymerkjeder kan være varierende forutsatt at endegrup-pene avsluttes med propylenoxyd.

Representative eksempler på polyetherpolyoler som kan benyttes ifølge oppfinnelsen er blandinger som totalt inneholder fra 75 til 90 vekt% ethylenoxyd, endeavsluttes med propylenoxyd og hvor starteren er en glycol som dipropylenglycol, en triol som glycerol eller trimethylolpropan, en tetrol som pentaerythritol,

et diamin som ethylendiamin, et alkanolamin som triethanolamin eller blandinger av to eller flere av ovennevnte forbindelser.

Toluendiisocyanater som skal benyttes ifølge oppfinnel-

sen kan også velges blant mange forskjellige produkter som fremstilles ved delvis forpolymerisering av toluendiisocyanatet og polyetherpolyoler (B) som har funksjonalitet lik eller større enn 2, men fortrinnsvis mellom 3 og 4, en ekvivalentvekt på 400-1500

og inneholder propylenoxyd og eventuelt ethylenoxyd i mengder opp til 3 vekt% av oxydenes totalvekt.

Polyetherpolyolene (B) fremstilles på lignende måte som beskrevet for polyetherpolyolene (A).

På denne måte får man sluttproduktene som har et innhold av frie NCO-grupper på mellom 15 og 40 %t Eksempler på slike stoffer er forbindelser fremstilt av toluendiisocya.nat, eventuelt udestillert eller rå og med et isomerforhold 2-4/2-6 på 80/20 eller 65/35 og fra polyetherpolyoler, propylenoxyd og di-oler eller trioler med ekvivalentvekt mellom 1000 og 1500 i slike mengder at man får et innhold av frie NCO-grupper på mellom 20 og 35 %..

Fremstillingen av myke og ekstra myke polyurethanskum ifølge oppfinnelsen kan utføres på måter som er kjente for fag-folk, f.eks. som beskrevet i "Saunders & Frisch" i "Polyurethanes, Chemistry and Technology", del II, Interscience, New York, 1964. De følgende eksempler gis for å illustrere oppfinnelsen. Mengdeforhold er angitt som vektdeler hvor intet annet er oppført.

Eksempler 1^ 3

Ved tilfeldig kondensasjon på trimethylolpropan av en blanding av 80 % ethylenoxyd og 20 % propylenoxyd og derpå propylenoxyd alene, for fremstilling av en total mengde ethylenoxyd lik 75 %, og efter behandling av produktet for å fjerne polyaddi-sjonskatalysatoren, får man en polyetherpolyol (A) med hydroxyltall lik 42, og inneholdende 12 % primære hydroxylgrupper, ekvivalentvekt lik 1336,

Denne polyetherpolyol tilsettes hjelpestoffer av vanlig type hvis egenskaper og mengder er oppført i tabell 1, idet man benytter en hurtigrører (3000 omdr.).

Efter homogenisering av polyetherpolyolen plus tilset-ninger tilblandes den mengde polymerisocyanat som er nødvendig

for å få et NC0/0H-forhold som angitt i tabell 1.

Man benyttet et produkt fremstilt ved å omsette 117 deler toluendiisocyanat (isomerforhold 2-4/2-6 lik 72,5/27,5) med 100 deler polyetherpolyol (B) fra glycerol og propylenoxyd og med ekvivalentvekt lik 1533 og et OH-tall lik 36.6, slik at man ved omsetningens avslutning hadde et innhold av fri NCO-gruppe på 24%.

Polyetherpolyolen plus additiver plus polymerisocyanat ble holdt under omrøring noen sekunder og derpå helt opp i en form på 50 x 50 x 40 cm hvor oppskumningen finner sted og efter ekspansjon settes til hvile 24 timer. Derpå måles volumvekt og lastbærende evne for skumplasten. Resultatene av disse målinger er oppsatt i tabell 1.

Som man lett vil se karakteriseres skum i henhold til oppfinnelsen av meget lav lastbærende evne både for.produkter fremstilt uten drivmiddel (triklorfluormethan, eksempel 1), og for produkter med lavere volumvekt (eksempler 2 og 3) (fremstilt av blandinger inneholdende drivmiddel).

Eksempler 4- 6

I disse eksempler benyttet man en sekskomponentmaskin av typen "Admiral 100-6WG" og andre polyetherpolyoler (Å) og po-lymere isocyanater enn i eksempler 1-3. Mer spesielt brukte man en polyetherpolyol (A) dannet ved tilfeldig kondensasjon på glycerol av en blanding av 77 % ethylenoxyd og 23 % propylenoxyd og derpå bare propylenoxyd, slik at man fikk et totalinnhold av ethylenoxyd lik 76 %. Efter eliminering av polyaddisjonskataly-satoren hadde man et produkt med hydroxyltall lik 46 og inneholdende 20 % primære hydroxylgrupper, og med ekvivalentvekt lik

1220. Som polymerisocyanat benyttet man en forbindelse fremstilt ved omsetning av 146 deler toluendiisocyanat (isomerforhold 2-4/ 2-6 lik 80 til 20) og 100 deler polyetherpolyol (B) laget av tri^ methylolpropan og propylenoxyd og med ekvivalentvekt 1000 og 0H-tall lik 56, hvilket efter omsetningen ga et innhold av fri NCO-gruppe lik 27 %.

I tabell II er der oppsatt utgangsstoffer og karakter-istika for det fremstilte skum.

Man fikk også i dette tilfelle skumplast med meget lav lastbærende evne, dvs. stor mykhet. (1) Produkt fra Shin-Etsu Chemical Industry

(2) Målt i henhold til ASTM D 1564-71E.

(1) Produkt fra Shin-Etsu Chemical Industry

(2) Målt i henhold til ASTM D 1564-71E.

Claims (3)

1. Myke, fleksible polyurethanskum, karakterisert ved at de er fremstilt ved en katalysert reaksjon og i nærvær av et skumningsmiddel av: (A) en enkelt polyetherpolyol som innbefatter fra 75 til 90 vekt% ethylenoxyd, hvilken polyether er terminert bare med propylenoxyd, og som er blitt fremstilt ved polykondensasjon av en blanding av propylenoxyd og ethylenoxyd med en forbindelse med minst to aktive hydrogenatomer, hvilken polyether har (i) en funksjonalitet lik eller større enn 2, (ii) en ekvivalent-vekt på mellom 700 og 2200 for hver hy-droxylgruppe, (iii) fra 2 til 35 % primære hydroxylgrupper, basert på det totale antall tilstedeværende hydroxylgrupper, og (iv) . et forhold mellom vekt% ethylenoxyd og % tilstedeværende primære hydroxylgrupper på mellom 2.1 og 4 2.5, og (B) en polyisocyanatprepolymer med 15 - 40 vekt% frie isocyanatgrupper som er produktet av partiell polymerisasjon av toluendiisocyanat og en polyetherpolyol som inneholder enheter avledet fra propylenoxyd, hvori komponent (A) og (B) er tilstede i slike mengder at molforholdet mellom isocyanatgrupper og hydroxylgrupper er lik eller større enn 1.

2. Polyurethanskum ifølge krav 1, karakterisert ved at polyetherpolyolen i komponent (B) har en ekvivalentvekt på 400 - 1500.

3. Polyurethanskum ifølge krav l, karakterisert ved at prepolymeren (B) inneholder fra 20 til 35 vekt% frie isocyanatgrupper.