DD283826A5

DD283826A5 - Verfahren zur herstellung eines polyurethanpolymers

Info

Publication number: DD283826A5
Application number: DD87327856A
Authority: DD
Inventors: Oomman P Thomas; Robert B Turner
Original assignee: ��@��@��@��k��
Priority date: 1986-06-25
Filing date: 1987-06-23
Publication date: 1990-10-24
Also published as: NZ220702A; EP0260388A3; AU7416987A; NO872637D0; EP0260388B1; ES2016824B3; AR242970A1; BR8703199A; YU47012B; KR880000487A; NO170027B; FI95142B; NO872637L; DE3764049D1; DK325987D0; FI872779A0; ATE55143T1; ZA874400B; YU117887A; YU155488A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Polyurethanpolymers, durch zur Reaktion bringen eines Polyisocyanats mit einer Loesung oder Dispersion eines fluessigkristallinen Polymers, das dadurch gekennzeichnet ist, dasz es ein Polymerrueckgrat hat, an das eine Vielzahl von abhaengigen fluessigkristallinen Einheiten in einer aktiven Wasserstoff enthaltenden Verbindung mit mindestens zwei aktiven Wasserstoff enthaltenden Einheiten angeheftet ist. Besonders zellartige Polyurethane und/oder Polyharnstoffe, die aus diesen Loesungen hergestellt sind, weisen ausgezeichnete Festigkeit und hohe Verdichtungssteife auf.{Polyurethanpolymer-Herstellung; Polyole; Fluessigkristall; Polymer; Loesung; Dispersion}

Description

Verfahren zur Herstellung eines Polyurethanpolymers

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herateilung eines Polyurethanpolymers,,

Die erfindungsgemäß hergestellten Polyurethane und/oder PoIyharnatoffpolymere sind z. B, ala Sitze, Polster, industrielle Elaatomore, ala Stoßstangen und als thermische Isolierung einsetzbar.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Vielerlei Polymere werden aus Verbindungen und Polymeren hergestellt, die eine Vielzahl von aktiven Wasserstoffatomen enthalten. Führend sind unter diesen Polymeren die Polyurethan© und Polyharnstoffe,» Bei der Herstellung dieser Polymere ist es in der Regel wünschenswert, bestmögliche physikalische Eigenschaften zu erhalten. Zum Beispiel ist es oft wünschenswert, wenn ein flexibler Polymerschaum hergestellt wird, einen Schaum zu produzieren, der gute Widerstandsfähigkeit, Elastizität und DeJbneigenschaffcen aufweist₀

Die am häufigsten benutzten Materialien zur Herstellung von Polyurethanen und/oder Polyharnstoffen sind Polyether und Polyester, die zwei oder mehr aktiven Wasserstoff enthaltende Gruppen aufweisen,, Obwohl daraus hervorragende sowohl zellenartige als auch nicht zellenartige Polymere hergestellt werden, ist es in einigen Fällen wünschenswert, deren Eigenschaften weiter zu verbessern. Eine bekannte Methode zur Verbesserung der Eigenschaften von Polyurethanen, welche aus Polyethern oder Polyestern hergestellt wurden, ist eine Dis-

persion von Poylmerpartikeln in einer kontinuierlichen Polyether- oder Polyest.er-Polyolphase zu verwenden. Dieüe sogenannten Polymerpolyole oder Copolymerpolyole enthalten Zusatzpolymere, Polyharnstoff oder Polyurethanharnstoffpartikel oder andere Polymere, die in dem Polyol als eine Vielzahl von kolloidalen (10 bis 1000 nm) Teilchen dispergiert sind. Es wurde gezeigt, daß die dispergierten Teilchen verschiedene Eigenschaften der entstehenden zellenförmigen Polyurethane und/oder Polyharnstoffe verbessern, und oft eine zellenöffnende Funktion bei der Herstellung von Polyurethan und/oder Polyharnstoffschaum ausüben. Ethylenisch ungesättigte Polyether sind beispielsweise in der US-PS 4 394 491 und 4 513 beschrieben.

Jedoch ist sogar bei Verwendung eines Polymerpolyols eine Verbesserung bestimmter Eigenschaften des Polyurethan- und/oder Polyharnstoffpolymers erwünscht. Vor allem ist es wünschenswert, ein zellenförmiges Polyurethan und/oder Polyharnstoff bereit zustellen, das eine hohe Verdichtungssteife, wie später dargelegt wird, aufweist. Solche Schäume sind besonders für Automobil- oder andere Sitze, bei denen es wünschenswert ist, daß sich der Schaum, wenn man auf ihm sitzt, weich anfühlt, jedoch ausreichenden Halt für angemessenen Komfort bietet, geeignet.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Verbesserung der physikalischen Eigenschaften der Polyurethane und/oder Polyharnstoffpolymere, wie Festigkeit und Moduli sowie Dehneigenschaften.

dea Weaena der Erfindung

Der Erfind ng liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Heratellung eines Polyurethanpolymers, das verbesserte physikalische Eigenschaften aufweiat, bereitzustellen,,

Eri'indungagcmäß wird ein Polyurethan und/oder Polyharnatoffpolymer durch zur Reaktion bringen von Polyisocyanat und einer Lösung oder kolloidalen Dispersion eines flüasigkriatallinen Polymers in einer aktiven Wasserstoff enthaltenden Verbindung, die durchschnittlich mindestens zwei aktiven Wasserstoff enthaltenden Einheiten (Isocyanat-reaktive Gruppen) pro Molekül enthält, hergestellte

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Lösung oder kolloidale Dispersion eines Polymers in einer aktiven Wasserstoff enthaltenden Verbindung mit durchschnittlich zwei aktiven V/asserstoff enthaltenen Einheiten, wobei das Polymer ein polymerisierTea Monomer umfaßt, daa ethyleniach ungeaättigt ist und eine interne Gruppierung mit der Struktur:

(D

enthält, wobei b eine Zahl von 1 bia 10, bevorzugt von 1 bis 3, D Waaserstoff, niedrigerea Alkyl oder Halogen, y 0, 1, 2, 3 oder 4 und X eine Bindung ist, die fähig iat, in Kon-

jugation mit den aromatischen Ringen

0 Λ

-N=N-, -N=N-, -COO-, -CSC-/ -feC-, -NCO- .

COOR¹

(ID·

zu treten, wobei R ein inert substituierter Rest, der eine polymerisierbare ethylenisch ungesättigte Bindung enthält und R Wasserstoff oder ein inert substituiertes organisches Radikal darstellt,

H₂Q

CH -

R*

worin R ein Cyano-, Halogen-, geradkettiger Alkylether-,

3 Ί

Phenyl-, Cyclohexyl- oder -CH=CHCOOR -Rest ist, wobei R ein geradkettiges Alkyl, Acetyl, Carboxylsäure oder Estergruppe oder Amidogruppen darstellt;

(IV)₁

2 " 4

wobei R wie oben definiert ist und R CH =CH- oder

CH₂=C(CH₃)- oder

R-Y-A

(V)

wobei A

odor

darstellt,

y -COO- oder -N-COO darstellt, R CH₂=CH-, CH₂=C(CH₃)-,

trans CH-CH=CH- oder CH₀ „„,„„ » _u

3 2=CH(CH₀) , wobei χ eine

Zahl von 1 bis 10 ist oder eine geradkettige mono- oder polyungesättigte Hydrocarbylgruppe ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die den aktiven Wasserstoff enthaltene Verbindung mindestens zwei Hydroxylgruppen oder zwei primäre oder sekundäre Amingruppen pro Molekül enthält.

In einer weiteren· Ausführungsform der Erfindung ist das Polymer in der aktiven Wasserstoff enthaltenden Verbindung gelöst oder kolloidal dispergiert, und die Lösung enthält 1 bis 80 Teile des Polymer auf 100 Teile der aktiven Wasserstoff enthaltenden Verbindung.

Ein weiteres bevorzugtes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die aktiven Wasserstoff enthaltende Verbindung ein PoIyetherpolyol mit einem durchschnittlichen Äquivalentgewicht von 800 bis 3000 und einer durchschnittlichen Funktionalität von 2 bis 4 und ein Glykol oder einen aromatischen Aminkettenverlängerer umfaßt.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung weist ein durchschnittliches Äquivalentgewicht von 31 bis 400 und eine durchschnittliche Funktionalität von 3 bis 8 in der den aktiven Wasserstoff enthaltenden Verbindung auf. In. einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung ist das Polymer ein Polymer aus dem Reaktionsprodukt eines ungesättigten Isocyanats und Cholesterin.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein quervernetztes, nichtzellartiges oder mikrozellartiges Polyurethan- und/oder Polyharnstoffpolymer, das ein flüssigkristallines Polymer enthält.

Noch ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein quervernetztes, nichtzellartiges oder mikrozellartiges Polyurethan- und/oder Polyharnstoffpolymer, das aus einem flüssigkristallinen Polyol hergestellt ist.

Der Einschluß eines flüssigkristallinen Polyols oder einer Flüssigkristalldispersion in eine aktiven Wasserstoff enthaltende Zusammensetzung bewirkt überraschenderweise, wie festgestellt wurde, signifikante und unerwartete Verbesserungen der physikalischen Eigenschaften von daraus, hergestellten Polyurethan- und/oder Polyharnstoffpolymeren. Besonders zellenartige Polyurethan- und/odr Polyharnstoffpolymere, die aus diesen Lösungen hergestellt wurden, weisen hervorragende Festigkeit und hohe Verdicht steifen (moduli) auf.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

"· 7 —

Das Polyurethan- und/oder Polyharnstoffpolymer wird durch Reaktion eines Polyisccyanats mit einem eine mesogene Einheit oder Vielzahl davon (im folgenden "flüssigkristallines Polyol" genannt) enthaltenen Polyol und/oder eine Lösung oder Dispersion eines flüssigkristallinen Polymers in einer aktiven Wasserstoff enthaltenden Verbindung mit durchschnittlich mindestens zwei isocyanatreaktiven Gruppen pro Molekül (im folgenden "Flüssigkristall-Dispersion" genannt) hergestellt.

Ein flüssigkristallines Polyol wird mit einem Polyisocyanat unter Bildung eines Polyurethan- und/oder Polyharnstof fpolymers umgesetzt. Der Begriff "Polyol" wird hierbei benutzt, um allgemein Verbindungen, welche eine Vielzahl von Isocyanat-reaktiven Gruppen, einschließlich Hydroxyl, primäre oder sekundäre Amine, Carboxylsäuren oder Mercaptangruppen enthalten, einzuschließen. Das flüssigkristalline Polyol kann jegliches Material sein, das polyfunktionell mit einem Polyisocyanat reagiert und das flüssigkristalline (mesogene) Gruppen enthalt. Es ist zu beachten, daß, obwohl

das flüssigkristalline Polyo.l flüssigkriscalline Gruppen enthält, das flüssigkristalline Polyol selbst mesogen oder nichtmesogen sein kann, obwohl es bevorzugt mesogen ist. Flüssigkristalline (mesogene) Gruppen sind Einheiten, die unter Bildung von nematischen, smektischen oder verwunden nematischen (twisted nematic) (cholesterinartigen) Anordnungen aggregieren. In dem flüssiykristallinen Polyol können die mesogenen Einheiten Teil des Rückgrades des Polyols bilden oder als anhängende Gruppen anwesend sein. Solche Verbindungen schließen z.B. hydroxylterminierte Polyester, die eine interne Gruppierung, wie sie die Struktur

— 8 ~

darstellt, enthalten, wobei b eine Zahl von 1 bis 10, bevorzugt von 1 bis 3, d ein niedriges Alkyl oder Halogen und y 0, 1, 2, 3 oder 4 ist. Eine andere Klasse von geeigneten derartigen Verbindungen schließen mesogen-iniziierte Polyether ein. Vorteilhaft werden diese

Claims

Pat ent ana pr U ehe

1« Verfahren zur Herstellung einea Polyurethanpolymera, dadurch ge kenn 25 eichnet, daß man ein Polyiaooyanat mit einer Löaung oder KoHoiddiapersion einea flüaaigkriatallinen Polymere in einer aktiven Waaaeratoff enthaltenden Verbindung mit durchschnittlich mindeatena zwei aktiven V/aaaeraboff enthaltenden Einheiten umaetzt,

Verfahren nach Anapruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Polyiaocyanat mit einer Löaung oder Kolloiddiaperaion einea Polymera in einer aktiven Waaaeratoff enthaltenden Verbindung mit durchachnittlich raindeatena zwei aktiven Waaaeratoff enthaltenden Einheiten umaetzt, wobei daa Polymer ein polymeriaiertea Monomer umfaßt, daa auagewählt iat aua der Gruppe, beatehend aua

a) Monomeren, die ethyleniach ungeaättigt sind und eine interne Gruppierung enthalten mit der Struktur:

CD

D D

V Y

wobel b eine Zahl von 1 bj.a 10, bevorzugt 1 bis 3 ist, D Wasserstoff, eine Niedrigalkylgruppe oder Halogen iat, Y 0, 1, 2, 3 oder 4 ist und X eine Bindung bedeutet, die in Konjugation mit den aromatischen Ringen

-N=N-, -N=Nt, -COO-, -C=C-, -N=O-U₀(J-NCO- }

treten kannj

b) ethylenisch ungesättigten Benzoeaäurederivaten der Formel:

R-O-O)V-GOOR¹ (II)

worin R ein inert substituierter Rest, der eine polymeriaierbare ethylenisch ungeaättigte Bindung enthält und R Wasserstoff oder ein inert substituierter organischer Rest ist} c) ethylenisch ungesättigten Schiff sehen Base-Styrolderivaten der Formel:

(in)

worin R eine Cyanogruppe, ein Halogen, eine geradlcettige Arylether-, Phenyl-, Cyclohexyl- oder -CH=CHCOOR-GrUρpe ist, wobei R-^ eine geradkettige Alkyl-, Acetyl-, Carbonsäure- oder Estergruppe ist oder Amidogruppen sind} d) ethylenisch ungesättigten Acryloyl- oder l/iethacryloyl-Schiff'sche Base-Derivaten der Formel:

(IV)

worin R² wie oben definiert ist und R⁴ CH₂=CH- oder OH₂=G(GH₃)- iat oder

e) ethylenisch ungesättigten Steroidderiveten der Formel

R-Y-A (V)

worin A

oder

ist,

Y -COO- oder -N-COO iat,

R CH₂=GH-, CH₂=C(CH₃)-, trans CH₃CH=CH-

oder CH₉=CH(CH₉) - bedeutet, wobei χ eine Zahl von 1 bis 10 ist oder geradkettige mono- oder polyungeaättigte Hydrocarbylgruppen bedeutet«

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion in Gegenwart eines Vernetzera durchgeführt wird zur Herstellung eines vernetzten Polyurethanpolymers,

4β Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion in Gegenv/art eines Treibmittela und eines Vernetzers durchgeführt wird, um ein vernetztes zelluläres Polyurethanpolymer herzustellen«.