DE1030558B

DE1030558B - Verfahren zur Herstellung von Urethangruppen enthaltenden Schaumstoffen

Info

Publication number: DE1030558B
Application number: DEF20857A
Authority: DE
Inventors: Dr Friedrich Moeller; Dr Erwin Mueller; Dr Guenther Braun; Dipl-Ing Peter Hoppe
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1956-07-21
Filing date: 1956-07-21
Publication date: 1958-05-22
Also published as: US2941967A; FR1179085A; GB834328A

Description

DEUTSCHES

Es ist bekannt, Urethangruppen enthaltende Schaumstoffe dadurch herzustellen, daß man Polyoxyverbindungen, die gegebenenfalls noch Carboxylgruppen aufweisen können, mit Polyisocyanaten, eventuell unter Mitverwendung von Wasser, Aktivatoren und Emulgatoren, zur Reaktion bringt. Als Aktivatoren finden dabei vorzugsweise tertiäre Amine Verwendung. Die Beschleunigung der Umsetzung der Komponenten ist von ausschlaggebender Bedeutung für den Reaktionsablauf. Es handelt sich nämlich um einen physikalisch-chemischen Vorgang, bei dem mehrere Reaktionen neben- und miteinander ablaufen, wobei die einzelnen Teilvorgänge zur Ausbildung der hochmolekularen Struktur und zur Entwicklung von Kohlendioxyd zum Auftreiben des resultierenden hochmolekularen Gebildes aufeinander abgestimmt sein müssen. Der Beschleuniger hat demnach nicht nur die Aufgabe einer zeitlichen Verkürzung des Reaktionsablaufes, sondern soll darüber hinaus auch eine zeitliche Abstimmung der einzelnen Vorgänge gewährleisten. Nur dann sind bei einwandfreier Verarbeitbarkeit Produkte mit gleichmäßigen und guten Materialeigenschaften und einem gewünschten geringen spezifischen Gewicht zu erzielen. Insbesondere wird eine einwandfreie Porenstruktur verlangt, Ferner dürfen die fertigen Schaumstoffe keine Schrumpfung zeigen, welche sich insbesondere bei harten Schaumstoffen, die für Isolationszwecke oder als Stützstoffe in Verbundkonstruktionen Verwendung finden, störend auswirkt.

Es wurde nun gefunden, daß die vorgenannten Forderungen überraschend gut und besser als bisher erfüllt werden, wenn man bei der Herstellung von Urethangruppen enthaltenden Schaumstoffen aus Polyoxyverbindungen, Polyisocyanaten und Wasser in Gegenwart von tertiären Aminen als tertiäre Amine Verbindungen einer der Formeln

R—o—x—n:

:n—x—o—R—o—x—n;

R—o—x—o—x—n:

verwendet, worin R einen aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen, ein- oder zweiwertigen Rest, X eine Alkylengruppe mit 2 bis 6 C-Atomen und R₁ bzw. R₂ einen Alkyl- oder Aralkylrest bedeutet und worin R₁ Verfahren zur Herstellung

von Urethangruppen
enthaltenden Schaumstoffen

Anmelder:

Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft, Leverkusen-Bayerwerk

Dr. Friedrich Möller, Dr. Erwin Müller,

Dr. Günther Braun, Leverkusen,

und Dipl.-Ing. Peter Hoppe, Troisdorf,

sind als Erfinder genannt worden

und R₂ gleich oder verschieden oder zu einem gegebenenfalls durch Heteroatome unterbrochenen Ring geschlossen sein können.

Die Alterungsprüfung von Schaumstoffen, die mit den näher gekennzeichneten Beschleunigungsmitteln hergestellt worden sind, zeigt eine wesentliche Verbesserung gegenüber mit bekannten Aktivatoren, insbesondere mit Morpholinderivaten hergestellten Schaumstoffen. Folgende Tabelle gibt eine Übersicht über das Verhalten der Schaumstoffe bei der Alterung (Versuchsbedingungen 70⁰C, 95% Luftfeuchtigkeit, 16tägige Lagerung). Gemessen ist der prozentuale Abfall nach der Alterungsprüfung.

	Zug	Stauch-	Anzahl der
	festigkeit	härte	Messungen
40 N-Äthylmorpholin ....	— 15	— 25	5
2-(Diäthylamino-äthyl)-
phenyläther	0	A	10
N-Methylmorpholin ...	— 20	— 25	3
Dimethyl-(3-äthoxy-
propyl)-amin	0	— 5	12

Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Beschleunigungsmittel sind demnach z. B.

Dimethyl- (2-methoxy-äthyl) -amin,

Diäthyl-(2-methoxy-äthyl)-amin,

N- (2-Methoxy-äthyl) -piperidin,

Dimethyl-(3-methoxy-propyl)-amin,

Dimethyl-(3-äthoxy-propyl)-amin,

3 4

Cyclohexyl-(3-dimethylamino-propyl)-äther, Polyesters von der OH-Zahl 350 wird zusammen mit 20 g

Diathyl-(3-methoxy-propyl)-amin, eines Polyäthylenoxydwachses, 2 Gewichtsteüen Kiesel-

Dimethyl-(methoxy-äthoxy-propyl)-amin, kreide, 2 Gewichtsteüen Kieselsäure-Aerogel bei einer

Dimethyl-(äthoxy-äthoxy-propyl)-amin, Raumtemperatur von 50⁰C der Vormischkammer einer

Dimethyl-(butoxy-äthoxy-propyl)-amin, 5 maschinellen Mischvorrichtung zugeführt, in der 7 Ge-

Diäthyl-(äthoxy-äthoxy-propyl)-arnin, wichtsteile eines Gemisches aus 3 Gewichtsteüen 2-(Di-

Γ Diäthyl-(methoxy-äthoxy-äthoxy-propyl)-amin, äthylamino-äthyl)-phenyläther und 4 Gewichtsteüen

Bis-(2-diäthylamino-äthyl)-äther, · sulfonierten! Ricinusöl zudosiert und mit dem Polyester {2-Diäthylamino-äthyl)-(3'-dimethylamino-propyl)- homogenisiert werden. In einem nachfolgenden Injek-

äther, i° tionsraum, z. B. einer Handdüse, werden der Polyester-

Bis-(3-dimethylamino-propyl)-äther, Beschleunigerkombination 85 Gewichtsteile Toluylen-

l,4-Bis-(3'-dimethylamino-propoxy)-butan, düsocyanat durch Injektionsmischen zugeführt. Der l,3-Dimethyl-4,6-bis-(2'-diäthylamino-äthoxy-methyl)- Steigprozeß des Reaktionsgemisches ist nach etwa

benzol, 60 Sekunden abgeschlossen.

Bis-[2-(3'-dimethylamino-propoxy)-äthyl]-äther, 15 Das aus der Maschine austretende Gemisch kann z. B.

l,2,3-Tris-(3'-dimethylamino-propoxy)-propan, auch in vorgegebene Hohlräume eingetragen und durch

l,2,4-Tris-(3'-dimethylamino-propoxy)-butan, entsprechende Dosierung auf ein höheres Raumgewicht

p-Bis-[N-diäthylamino-äthyl]-phenylen-äther, von z. B. 100 kg/m³ verdichtet werden. Die Wärme-

m-Bis-[N-diäthylamino-äthyl]-phenylen-äther, Standfestigkeit des erhaltenen Schaumstoffes beträgt

2-(Diäthylamino-äthyl)-phenyl-äther, 20 120⁰C.

2-(Diäthylamino-äthyl)-dimethylphenyl-äther. Beispiel 2 Die Hersteüung dieser Verbindungen kann nach

mannigfachen, an sich bekannten Verfahren erfolgen. 100 Gewichtsteüe eines aus 292 Gewichtsteüen Adipin-

Die Beschleunigungsmittel lassen sich für die. verschie- säure, 148 Gewichtsteüen Phthalsäureanhydrid, 770 Ge-

denen Hersteüungsverfahren von elastischen, halbstarren 25 wichtsteüen Trimethylolpropan und 282 Gewichtsteüen

oder starren, Urethangruppen aufweisenden Schaum- Ölsäure hergestellten Polyesters mit der OH-Zahl 350,

stoffen aus Peroxyverbindungen, Polyisocyanaten und die 2 Gewichtsteüe Kieselsäure-Aerogel enthalten, werden

Wasser in gleich guter Weise verwenden. Die Ver- in der Vormischkammer einer Mischeinrichtung mit

mischung mit den zur Schaumstoffherstellung benötigten 7,5 Gewichtsteüen eines Aktivatorgemisches, bestehend

Komponenten geschieht am besten maschinen durch Ver- 30 aus 3 Gewichtsteüen 2-(Diäthylamino-äthyl)-phenyläther

düsungsvorrichtungen nach bekannten technischen Ver- und 4 Gewich+steüen sulfonierten! Ricinusöl, vorhomo-

fahren. Dabei ist besonders hervorzuheben, daß die erfin- genisiert, wobei die Polyestertemperatur bei etwa 6O⁰C

dungsgemäßen Beschleunigungsmittel, die häufig im liegen soü. In einem nachfolgenden Injektionsraum

Gemisch mit wasserhaltigen Emulgatoren angewendet werden 85 Gewichtsteüe Toluylendiisocyanat injiziert,

werden, im Gemisch mit diesen beliebig lange lagerfähig 35 Der gewonnene Schaumstoff hat ein Raumgewicht von

sind, so daß auch bei älteren Aktivatorgemischen eine ein- 25 kg/m³. Der Verschäumungsvorgang läuft nach einer

wandfreie Verschäumung gewährleistet wird. In anderen Verweilzeit von etwa 4 Sekunden sehr schnell ab, wobei,

FäUen, z. B. beim Arbeiten mit einer Handdüse gemäß bedingt durch verbesserte Zellstruktur, ein sehr starkes

der französischen Patentschrift 1 147 331, wird man den Nachtreiben des Schaumkörpers nach Abschluß der Reak-

Aktivator zunächst mit der Polyoxyverbindung ver- 40 tion bis zu 95% beobachtet wird. Dieser Schaumstoff

mischen, wobei dann dieses Gemisch mit der notwendigen besitzt eine Wärmestandfestigkeit von etwa 15O⁰C und

Menge eines Dnsocyanates zusammen verschäumt wird. eine sehr geringe Wasseraufnahme.

Die neuen Aktivatoren werden in der Regel in Mengen . .

von 0,5 bis 5%, bezogen auf die Polyoxyverbindung, Beispiel ά

verwendet. 45 100 g eines Polyesters aus Adipinsäure, Diäthylenglykol

Die mit ihrer Hufe hergestellten Schaumstoffe zeichnen und Trimethylolpropan werden mit 2 g Bis-(N-diäthyl-

sich im Vergleich zu den bisher bekannten dadurch aus, äthyl)-äther des Resorcins, 1 g Diäthylammoniumoleat,

daß sie weder eine primäre Schrumpfung (Schrumpfung 1,5 g Ricinusölsulfat (54% Wassergehalt) und 1,5 g

durch Abkühlen sofort nach dem Schaumprozeß) noch Wasser vermischt. Nach Zusatz von 36 g Toluylendiiso-

eine sekundäre Schrumpfung (Schrumpfung im Tropen- 50 cyanat wird ein Schaumstoff erhalten, der sich durch eine

versuch) besitzen. Auch der sonst häufig beobachtete sehr gleichmäßige Porenstruktur auszeichnet.

Verlust an Kohlensäure während des Treibvorganges wird _ . .

weitgehend zurückgedrängt, so daß die erzeugte Kohlen- Beispie 4

säuremenge restlos für den Treibprozeß ausgenutzt wird. 100 g eines Polyesters aus Adipinsäure, Diäthylenglykol

Bei elastischen Schaumstoffen ist die Ausbildung einer 55 und Trimethylolpropan werden mit 1 g Dimethyl-

sehr gleichmäßigen Porenstruktur und die Weichheit (methoxyäthoxy-propyl)-amin, 1 g Diäthylammonium-

besonders hervorzuheben. Zudem wird bei Einsatz der oleat, 0,5 g Ricinusölsulfat (54 % Wassergehalt) und 3 g

erfindungsgemäß verwendeten Beschleuniger die Alte- Wasser vermischt und anschließend mit 43 g Toluylen-

rungsresistenz der Schaumstoffe wesentlich verbessert. düsocyanat verschäumt. Bei einer Alterungsprüfung

Einem Abf au der physikalischen Werte von 50 % bei den 60 (70° C, 16 Tage, 95 % Feuchtigkeit) zeigt der Schaumstoff

mit den bisher üblichen Aktivatoren hergestellten nur einen Abfall der Werte von 5 % in der Stauchhärte-

Schaumstoffen steht ein Abfall von nur 10 % bei Ver- prüfung, d. h. nur ein Zehntel des sonst üblichen.

Wendung von Ätheraminen gegenüber. ._ . . , _.

Beispiel 5

__x „ . __ ' , 65 100 g des im Beispiel 3 genannten Polyesters werden

Hersteüung eines Hartschaums _{mit Qs D}i_methyl-(3-methoxy-propyl)-arnin, 3 g eines

vom Raumgewicht 25 bis 30 kg/cm³ Emulators (Kondensations- und Additionsprodukt aus

Ein Gemisch von 80 Gewichtsteüen eines aus 146 g Oxydiphenyl, Benzylchlorid und Äthylenoxyd in 50%iger

Adipinsäure, 29,6 g Phthalsäureanhydrid, 228 g Tri- wäßriger Lösung), Ig Ricinusölsulfat (54% Wasser-

methylolpropan und 15 g Triäthanolamin hergesteUten 70 gehalt), Ig Ricinolsäuresulfat (54% Wassergehalt) und

0,7 g Wasser vermischt und anschließend mit 41 g Toluylendiisocyanat verschäumt. Bei der Alterungsprüfung (s. Beispiel 4) zeigte sich in der Stauchhärte ein Abfall von 3%.

Beispiel 6

100 g eines verzweigten Polyesters aus Adipinsäure, Phthalsäure und Hexantriol werden mit 0,5 g Dimethyl-(3-methoxypropyl)-amin und 5 g Ricinusölsulfat (54% Wassergehalt) vermischt und unter Zusatz von 75 g Toluylendiisocyanat verschäumt. Man erhält einen Hartschaumstoff von geringer Sprödigkeit und sehr geringer Wasseraufnahme (0,3 Volumprozent).

Beispiel 7

100 g eines Polyesters gemäß Beispiel 3 werden mit 1,5 g l,3-Dimethyl-4,6-bis-(2'-diäthylamino-äthoxy-methyl)-benzol, 1 g Diäthylammoniumoleat, 1 g Ricinusölsulfat (54% Wassergehalt) und 2,8 g Wasser vermischt. Durch Zusatz von 43 g Toluylendiisocyanat erfolgt die Verschäumung zu einem Schaumstoff vom Raumgewicht 34 kg/m⁸ und einem Abfall der Stauchhärte bei der Alterungsprüfung (s. Beispiel 4) von 11%.

Claims

PATENTANSPRUCH:
Verfahren zur Herstellung von Urethangruppen enthaltenden Schaumstoffen aus Polyoxyverbindungen, Polyisocyanaten und Wasser in Gegenwart von tertiären Aminen, dadurch gekennzeichnet, daß als tertiäre Amine Verbindungen einer der Formeln
^Ri
R₂
R— o — x — n:
—X—0—R—0—X—
R₂
und
R —Ο —Χ —Ο —Χ
verwendet werden, worin R einen aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen, ein- oder zweiwertigen Rest, X eine Alkylengruppe mit 2 bis 6 C-Atomen und R₁ bzw. R₂ einen Alkyl- oder Aralkylrest bedeutet und worin R₁ und R₂ gleich oder verschieden oder zu einem gegebenenfalls durch Heteroatome unterbrochenen Ring geschlossen sein können.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift G 17585 IVb/39b (bekanntgemacht am