DE1253457B - Verfahren zur Herstellung von stabilisierten, noch vernetzbaren Polyurethanen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von stabilisierten, noch vernetzbaren PolyurethanenInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
C08g
Deutsche Kl.: 39 c-6
Nummer: 1253 457
Aktenzeichen: G31136IVd/39c
Anmeldetag: 12. Dezember 1960
Auslegetag: 2. November 1967
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von stabilisierten, noch vernetzbaren
Polyurethanen, die einen zum Verarbeiten auf Walzen geeigneten »Mooney«-Plastizitätsbereich aufweisen, im
besonderen ein Verfahren zum Verhüten des ungeregelten Nachhärtens von Polyurethan-Vorpolymerisaten.
Obwohl nicht vollständig ausgehärtete, sogenannte verarbeitungs- und gießfähige Polyurethanmassen viele
überlegene Eigenschaften haben und daher für viele Zwecke verwendet werden können, wird durch die
nachteilige Eigenschaft des Nachhärtens der Polyurethane ihre Verwendbarkeit für einige Zwecke
wesentlich eingeschränkt, weil ein gealtertes Elastomeres nicht mehr vermählen und zu Formgegenständen,
wie Reifen und Bändern, verformt und ausgehärtet werden kann. Die Polyurethan-Vorpolymerisate
müssen daher unmittelbar nach ihrer Herstellung durch Umsetzen einer reaktionsfähige Wasserstoffatome
enthaltenden Verbindung mit einer etwa stöchiometrischen Menge eines organischen Polyiso- ao
cyanats verwendet werden. Wenn dies nicht erfolgt, härtet die Polyurethanmasse bei Raumtemperatur
selbst weiter, bis ihre »Mooney«-Plastizitätswerte derart hoch werden, daß die Masse nach Verfahren,
die gewöhnlich zur Herstellung von Reifen, Bändern as
und Schläuchen verwendet werden, nicht mehr vermählen und verformt werden kann. Die bisher hergestellten
noch vernetzbaren Polyurethane, die »Mooney«-Plastizitätswerte von 50 bis 90 und »Olsen«-
Fließwerte von 100 bis 200 Sekunden je 2,54 cm bei einer Temperatur von 10O0C und einem Druck von
35 kg/cm2 hatten, wurden unmittelbar nach der Herstellung zu Fellen verformt, worauf diese durch
eine Nachbehandlung mit Substanzen, die das überschüssige Polyisocyanat binden, stabilisiert wurden.
Durch diese Nachbehandlungsstufen — wie Verformen zu Fellen und Stabilisieren — gestaltet sich
die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens ungünstiger.
Die in dieser Beschreibung und den Ansprüchen enthaltenen Angaben über die »Mooney«-Plastizitätswerte
beziehen sich auf das ASTM-Verfahren D1646-59 T, mit der Ausnahme, daß die Probe
4 Minuten erwärmt und der »ML-4«-Wert nach 2 Minuten bestimmt wurde. Die »Olsen«-Fließwerte
wurden nach dem ASTM-Verfahren D 569-59 bestimmt.
Es wird nunmehr ein Verfahren zum Stabilisieren bzw. zum Verhüten des ungeregelten Nachhärtens von
frisch hergestellten noch härtbaren Polyurethanen vorgeschlagen, bei dem ein Verformen zu Fellen und
eine Behandlung dieses Materials zwecks Stabilisierung nicht erforderlich ist.
Verfahren zur Herstellung von stabilisierten,
noch vernetzbaren Polyurethanen
noch vernetzbaren Polyurethanen
Anmelder:
The Goodyear Tire & Rubber Company,
Akron, Ohio (V. St. A.)
Akron, Ohio (V. St. A.)
Vertreter:
Dipl.-Ing. W. Meissner und Dipl.-Ing. H. Tischer,
Patentanwälte, Berlin 33, Herbertstr. 22
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 22. Dezember 1959
(861171)
V. St. v. Amerika vom 22. Dezember 1959
(861171)
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung eines noch vernetzbaren Polyurethans, das innerhalb
des gewünschten »Mooney«-Plastizitätsbereiches bei seiner Entfernung aus der Wärmebehandlungszone
selbst dann stabilisiert ist, wenn das Äquivalentverhältnis von Diisocyanat zu reaktionsfähigem
Wasserstoffatom in dem Polymerisat auch noch über 1 bis 1,03 liegt.
Es werden auch Zusätze zum Stabilisieren von Polyurethan-Vorpolymerisaten
innerhalb eines »Mooney«- Plastizitätsbereiches, der sich zum Vermählen und
zum Verarbeiten nach anderen Verfahren eignet, vorgeschlagen.
Das Verfahren gestattet auch die Herstellung von Polyurethanen, bei denen das wesentliche Verhältnis
zwischen der umsetzungsfähige Wasserstoffatome enthaltenden Verbindung und dem Polyisocyanat wesentlich
erhöht werden kann, so daß bestimmte Anpassungsmöglichkeiten beim Zusammenstellen bzw. Herstellen
der Polyurethane erhalten werden können.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Herstellung von stabilisierten, noch
vernetzbaren Polyurethanen durch Umsetzung von reaktionsfähige Wasserstoffatome enthaltenden Verbindungen
mit einem Molekulargewicht von 700 bis 6000 und etwa 0,98 bis 1,03 Äquivalenten eines organischen
Polyisocyanates und Erhitzen des so erhaltenen Umsetzungsproduktes unter Zusatz substituierter
Phenole mit einer Dissoziationskonstanten von mindestens 1 · 10~10 und nicht größer als 1 · 10~5,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Umsetzung
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der reaktionsfähige Wasserstoffatome enthaltenden Die umsetzungsfähige Wasserstoffatome enthaltende
Verbindungen mit Diisocyanaten unter Zusatz der Verbindung wird gewöhnlich mit einem geringen
substituierten Phenole bis zur Erreichung eines Überschuß eines organischen Polyisocyanats zwecks
»Olsen«-Fließwertes von 100 bis 200 Sekunden je Herstellung des gewünschten Polyurethans umgesetzt,
2,54 cm bei einer Temperatur von 1000C und einem S obwohl vermahlbare Vorpolymerisate auch erhalten
Druck von 35,15 at erfolgt. werden, wenn das Verhältnis des organischen Diiso-
Man hat bereits derartige Phenole als Stabilisierungs- cyanats zu der umsetzungsfähige Wasserstoffatome
mittel verwendet. Nach der deutschen Auslegeschrift enthaltenden Verbindung zwischen etwa 0,98 und 1,03
1 025 618 wird ein »verarbeitungsfähiges« Polyurethan, liegt. Wenn das Verhältnis der umsetzungsfähige
das einen hohen »Mooney«-Plastizitätswert aufweist, io Wasserstoffatome enthaltenden Verbindung zu dem
mit weiterem Diisocyanat und Zusätzen, wie Nitro- Polyisocyanat diese Werte überschreitet, kann das
phenol, versetzt und das Gemisch gehärtet. Während erhaltene verarbeitbare Polyurethan entweder zu weich
hier jedoch die Umsetzung mit dem Diisocyanat in oder zu hart sein, so daß es in einer gebräuchlichen
zwei Stufen erfolgen muß, ist erfindungsgemäß die Kautschukverarbeitungsanlage auch dann nicht erfolg-Herstellung
vernetzter, nachgehärteter Polyurethan- 15 reich verarbeitet werden kann, wenn es zuerst hergeelastomerer
aus den Diisocyanaten und der aktiven stellt und vorgehärtet wird. Erfindungsgemäß ist ge-Wasserstoff
enthaltenden Verbindung in einem Ansatz funden worden, daß die Regelung des Verhältnisses
möglich. Außerdem ist erfindungsgemäß im Gegensatz der umsetzungsfähige Wasserstoffatome enthaltenden
zu dem bekannten Verfahren eine genaue Einhaltung Verbindung zu dem Polyisocyanat innerhalb dieser
des theoretischen Verhältnisses von Isocyanat zu 20 Grenzen weitaus weniger wesentlich ist, wenn etwa
aktiven Wasserstoff enthaltender Verbindung nicht 0,1 bis 1,5 Teile eines monosubstituierten Phenols mit
notwendig. Ferner tritt nach dem bekannten Verfahren einer Dissoziationskonstanten von mindestens 1 · 10"1'
bei dem notwendigen Vermählen mit dem Polyiso- und nicht oberhalb von 1 · 10~B dem Umsetzungscyanat
in der zweiten Stufe des bekannten Verfahrens gemisch oder einem der beiden Umsetzungsteilnehmer
ein beträchtlicher Abbau des Elastomeren ein, was 35 vor der Herstellung des Polyurethans einverleibt
erfindungsgemäß vermieden wird. Gemäß der deutschen werden. Durch die Gegenwart eines Phenols mit dem
Auslegeschrift 1031 509 wird versucht, die Lager- gewünschten Dissoziationswert können z. B. häufig
beständigkeit von isocyanatmodifizierten Verbindun- die gewünschten »Mooney«-Plastizitätswerte, die in
gen durch Zusatz unter anderem auch von substi- den Rohmassen erzielt werden sollen, selbst dann
tuierten Phenolen zu verbessern. Es handelt sich hier 30 erreicht werden, wenn das Verhältnis von Diisocyanat
um »gießfähige« Polyurethane. Das Phenol wird mit zu der umsetzungsfähige Wasserstoffatome enthaltenisocyanatmodifiziertem
Polyester, Polyesteramid oder den Verbindung um etwa 0,01 bis 0,03 von dem Ver-Polyäther
vermischt, worauf das dabei erhaltene hältnis abweicht, das normalerweise vermahlbare
Umsetzungsprodukt mit Hilfe eines Diols bzw. eines und verknetbare, frisch hergestellte und vernetzbare
Diamins vernetzt wird. Es ist jedoch erforderlich, das 35 Polyurethane ergibt. Wenn dagegen das gleiche VerPolyurethan
unmittelbar nach dem Zusatz des Ver- hältnis bei der Herstellung der Rohmassen in Abnetzungsmittels
in Blätter zu verformen, deren Wesenheit des Phenols verwendet wird, ist das erhal-Lagerung
nur unter Ausschluß von Luft möglich ist. tene Polyurethan eine nicht verarbeitbare und schwer
Die erfindungsgemäß erhaltenen »verarbeitungsfähigen« zu behandelnde kautschukartige Masse. Das Ausmaß
Polyurethane können demgegenüber über einen länge- 40 der möglichen Veränderung bei der Verwendung
ren Zeitraum an der Atmosphäre aufbewahrt werden, eines Phenols wird in bestimmtem Maße von dem
ohne daß eine merkliche Nachhärtung erfolgt, und Molekulargewicht der umsetzungsfähige Wasserstoffzwar
als Masse, die dann auf einer Kautschukmühle atome enthaltenden Verbindung bestimmt. Bei einem
mit den üblichen Zusatzmitteln verarbeitet, aus- Polyester mit einem Molekulargewicht von etwa 1800
gewalzt, verformt und ausgehärtet werden kann, was 45 müssen gewöhnlich etwa 0,25 bis 1,0 Teile Phenol je
nach dem bekannten Verfahren nicht möglich ist. 100 Teile Polyester zwecks Erzeugung eines PoIy-
In der Beschreibung beziehen sich die verwendeten urethans mit »Mooney«-Plastizitätswerten von 50 bis 90
Mengenanteile des Stabilisierungsmittels auf 100 Teile und »Olsen«-Fließwerten von etwa 100 bis 200 verder
umsetzungsfähige Wasserstoffatome enthaltenden wendet werden, wenn das Verhältnis des organischen
Verbindung, die in dem umsetzungsfähigen Gemisch 50 Diisocyanats zu dem Polyester zwischen 0,98 und 1,03
zugegen ist. Gewöhnlich sind etwa 1,5 Teile des liegt. Andererseits können demgegenüber Materialien
substituierten Phenols die obere erwünschte Grenze, mit einem anderen Molekulargewicht eine größere
obwohl bis zu 3 Teile oder mehr je 100 Teile verwendet oder kleinere Menge Phenol zum Stabilisieren des
werden können, wenn der Geruch des Phenols und Produktes innerhalb der oben angegebenen Plastizidie
geringere Härtungsgeschwindigkeit in Kauf ge- 55 täts- und »Olsene-Fließbereiche erfordern,
nommen werden können. Die erfindungsgemäß ver- Sobald die umsetzungsfähige Wasserstoffatome entwendbaren substituierten Phenole haben Dissoziations- haltende Verbindung mit dem Polyisocyanat zwecks konstanten von mindestens 1 · 1O-10 und von nicht Erzeugung eines viskosen, aber gießfähigen Reaktionsoberhalb 1 · 10~5 und vorzugsweise von weniger als produktes umgesetzt worden ist, wird dieses Produkt etwa 1 · 10-'. Die substituierten Phenole sind mono- 60 in einem Ofen auf eine Temperatur zwischen 100 und substituierte Phenole, zu denen die Monoalkyläther 110°C erhitzt, bis es die gewünschten »Mooney«- des Dihydroxybenzols, Alkylphenole, Chlorphenole Plastizitäts- und »Olsen«-Fließwerte aufweist. Dann und die Nitrophenole gehören; Beispiele sind: Mono- wird die Wärmebehandlung unterbrochen, worauf das methyläther des Hydrochinons, Monoäthyläther des Polyurethan, das die phenolischen Stabilisierungsmittel Hydrochinons, Monobutyläther des Hydrochinons, 65 enthält, bis zur Verwendung gelagert werden kann, p-tert.-Butylphenol, Amylphenol Äthylphenol, p-Chlor- ohne daß eine merkliche Erhöhung des »Mooneyiphenol, o-Chlorphenol, p-Nitrophenol und o-Nitro- Plastizitätswertes oder des »Öl sen «-Fließwertes erfolgt phenol. Durch die Verwendung von Phenolen mit der angege-
nommen werden können. Die erfindungsgemäß ver- Sobald die umsetzungsfähige Wasserstoffatome entwendbaren substituierten Phenole haben Dissoziations- haltende Verbindung mit dem Polyisocyanat zwecks konstanten von mindestens 1 · 1O-10 und von nicht Erzeugung eines viskosen, aber gießfähigen Reaktionsoberhalb 1 · 10~5 und vorzugsweise von weniger als produktes umgesetzt worden ist, wird dieses Produkt etwa 1 · 10-'. Die substituierten Phenole sind mono- 60 in einem Ofen auf eine Temperatur zwischen 100 und substituierte Phenole, zu denen die Monoalkyläther 110°C erhitzt, bis es die gewünschten »Mooney«- des Dihydroxybenzols, Alkylphenole, Chlorphenole Plastizitäts- und »Olsen«-Fließwerte aufweist. Dann und die Nitrophenole gehören; Beispiele sind: Mono- wird die Wärmebehandlung unterbrochen, worauf das methyläther des Hydrochinons, Monoäthyläther des Polyurethan, das die phenolischen Stabilisierungsmittel Hydrochinons, Monobutyläther des Hydrochinons, 65 enthält, bis zur Verwendung gelagert werden kann, p-tert.-Butylphenol, Amylphenol Äthylphenol, p-Chlor- ohne daß eine merkliche Erhöhung des »Mooneyiphenol, o-Chlorphenol, p-Nitrophenol und o-Nitro- Plastizitätswertes oder des »Öl sen «-Fließwertes erfolgt phenol. Durch die Verwendung von Phenolen mit der angege-
benen Dissoziationskonstante wird daher die Nachhärtung des Polyurethans vermieden, ohne daß Felle
aus dem Produkt hergestellt und diese Blätter einer Stabilisierungsbehandlung nach dem bisher vorzugsweise
verwendeten Verfahren unterworfen werden müssen.
Die umsetzungsfähige WasserstofFatome enthaltende Verbindung kann eine polyfunktionelle Verbindung
sein, zu der Polyesterglykole, Polyglykoläther und Polyesteramide mit einem Molekulargewicht von etwa
700 bis 6000 gehören. Die verwendbaren Polyester können nach einem Verfahren hergestellt worden sein,
bei dem ein mehrwertiger Alkohol im Überschuß mit einer mehrbasischen Carbonsäure zwecks Erzeugung
eines Veresterungsproduktes umgesetzt wird, das eine Carboxylzahl vorzugsweise unterhalb von 5 und eine
Hydroxylzahl von 20 bis etwa 150 aufweist. Beispiele für geeignete Glykole, die zur Herstellung von PoIyesterglykolen
verwendet werden können, sind Äthylenglykol, Propylenglykol, Tetramethylenglykol und so
Hexylenglykol. Beispiele für geeignete Dicarbonsäuren, die zur Herstellung von Polyesterglykolen verwendet
werden können, sind Bernstein-, Adipin-, Malon-, Kork-, Phthal-, Terephthal-, Isophthal-, Sebacin- und
Isosebacinsäure. Die verwendeten Polyester sollten ein Molekulargewicht von etwa 700 bis 5000 und vorzugsweise
ein Molekulargewicht von 1000 bis 2500 haben.
Beispiele für geeignete Polyglykoläther sind PoIyäthylenglykol,
Polypropylenglykol, Polytetramethylenglyicol und Gemische dieser Glykole. Diese Polyglykoläther
sollten vorzugsweise ein Molekulargewicht von etwa 1000 bis 2500 haben; Polyglykoläther mit
einem Molekulargewicht von etwa 700 bis 5000 können jedoch auch verwendet werden.
Obwohl zur Herstellung von Polyurethanen in bekannter Weise jedes Polyisocyanat verwendet werden
kann, ist bei der Verwendung eines trifunktionellen Polyisocyanats das erhaltene Polyurethan steif und
kann nur schwierig nach Verfahren vermählen und verarbeitet werden, die bei der Herstellung von
kautschukartigen Produkten gewöhnlich angewendet werden. Obwohl die verwendeten substituierten Phenole
eine günstige Wirkung auf Polyurethane ausüben, die mit trifunktionellen Polyisocyanaten hergestellt worden
sind, können sie das den trifunktionellen Polyisocyanaten innewohnende größere Vernetzungsvermögen
nicht ausgleichen. Bei der vorzugsweise verwendeten Ausführungsform nach der vorliegenden
Erfindung werden daher substituierte Phenole und organische Diisocyanate verwendet. Beispiele für Diisocyanate
sind Trimethylen-, Tetramethylen-, Pentamethylen-, Hexamethylen-, Dekamethylendiisocyanat,
Cyclopentylen -1,3 - diisocyanat, 1,4 - Diisocyanatocyklohexan,
p-Phenylendiisocyanat, m-Phenylendiisocyanat, Toluylendiisocyanate, Naphthalindiisocyanate,
4,4' - Diphenylpropandiisocyanat, 4,4' - Diphenylmethandiisocyanat, Tolidindiisocyanat-3,3'-Dimethyldiphenyl
- 4,4' - diisocyanat, Diphenylsulfon-4,4'-diisocyanat.
Selbstverständlich können den erfindungsgemäß erhaltenen Produkten verschiedenartige Zusätze, Beschleunigungsmittel,
Abmischungsbestandteile, Verstärkungsmittel und Pigmente einverleibt werden, ohne daß der Erfindungsbereich verlassen wird.
Zur Erläuterung einer vorzugsweise verwendeten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde
ein Polyglykoläther mit einem Molekulargewicht zwischen 1800 und 4000 in einem Verhältnis von 1,01
mit Tolidindiisocyanat umgesetzt. Vor dem Umsetzen des Polyglykoläthers mit dem Diisocyanat wurden
0,5 bis 1,0 Teil eines substituierten Phenols dem Umsetzungsgemisch einverleibt. Diese Menge lieferte in
Abwesenheit des Phenols ein Produkt mit einem potentiellen »Olsen«-Fließwert von 522; wenn jedoch
das im Ofen vorgehärtete Produkt das phenolische Stabilisierungsmittel in den oben angegebenen Mengen
enthält, hat es einen »Olsen«-Fließwert von weniger als 200 und kann selbst nach einer Lagerung von
einigen Monaten leicht vermählen und verarbeitet werden. Dieses Produkt konnte daher gesammelt und
gelagert werden, bis es z. B. zur Herstellung von Reifen, Bändern und Schläuchen benötigt wurde.
Gleiche Stabilisierungsergebnisse wurden erhalten, wenn an Stelle des Polyäthers Polyester verwendet
werden, was in den folgenden Beispielen näher erläutert wird, die das erfindungsgemäß vorgeschlagene
Verfahren erläutern. In diesen Beispielen sind, falls nicht anders angegeben, alle Teile Gewichtsteile.
500 Teile eines Polyesters werden in einen 21 fassenden Umsetzungskolben gebracht, der mit einem
Rührer und Thermometer ausgerüstet war. Dieser Polyester war durch Umsetzen eines Gemisches aus
85 Teilen Äthylenglykol und 15 Teilen Glycerinallyläther mit Adipinsäure hergestellt worden, wobei das
Veresterungsprodukt eine Hydroxylzahl von 56,9 hatte. Die Temperatur des Kolbens wurde auf etwa
650C erhöht, worauf 1,25 Teile Phenyl-j?-naphthylamin
und 0,6 Teile Hydrochinonmonomethyläther zugesetzt wurden. Bei einer Temperatur von 700C wurde
dem Kolbeninhalt Tolidindiisocyanat (67,5 Teile) zugesetzt. Nach einer Umsetzungszeit von 12 Minuten
wurde das Umsetzungsprodukt in einen Trog gegossen und mit einer Aluminiumplatte bedeckt. Der bedeckte
Trog wurde 12 Stunden in einem Ofen bei 100°C aufbewahrt, worauf der Trog herausgenommen und
das noch vemetzbare Polyurethan bei Raumtemperatur gelagert wurde. Von dem gelagerten Produkt wurden
in regelmäßigen Abständen Proben abgenommen, die dann dem »Olsen«-Fließversuch bei einer Temperatur
von 1000C und einem Druck von 35 kg/cm2 unterworfen
wurden. Die Ergebnisse dieses Versuchs, die in der Anzahl Sekunden angegeben sind, die zur Erzeugung
eines Flusses von 2,5 cm benötigt wurden, sind in Tabelle I angegeben.
»Olsen«-FIießversuch,
Sekunden je 2,5 cm
Sekunden je 2,5 cm
Alterung, Tage
7 21 ! 30
7 21 ! 30
117
120
117
Die oben beschriebenen Versuche wurden wiederholt, nur wurde die Probe in dem Ofen bei 100° C
21 Stunden belassen, so daß sie ihren potentiellen oder obersten Plastizitätswert entwickeln konnte. Der mit
dieser Probe erzielte potentielle oder oberste Plastizitätswert lag nicht höher als ein »Olsen«-Fließwert von
200. Wenn demgegenüber die gleiche Masse in Abwesenheit eines substituierten Phenols als Stabilisierungsmittel
verwendet wurde, hatte das Polyurethan bereits nach 9 Stunden bei einer Temperatur von 100° C
einen »Olsen«-Fließwert von 462 Sekunden und war
7 8
auf üblichen Kautschukmahlvorrichtungen praktisch wurden zwei Ansätze von Polyurethanen, und zwar
nicht zu verarbeiten. der eine mit und der andere ohne p-Nitrophenol, aus
Wenn an Stelle von 0,6 Teilen des Hydrochinon- den folgenden Bestandteilen hergestellt:
monomethyläthers 1,8 Teile davon in der oben an- , Pnivester*
gegebenen Masse verwendet wurden, hatte das er- S «ί-r ·ι i£ ι β ' u+u τ ·
haltene Polyurethan einen »Olsen«-Fließwert von 120 °'Jlef Phenyl^-naphthyamm,
nach nur 7,5 Stunden bei 1000C, und nach 28 Stunden 43'2 Teile Tohdindiisocyanat.
bei Raumtemperatur hatte sich der »Olsen«-Fließwert * Dieser Polyester bestand aus dem Umsetzungsprodukt von
auf nur 178 prhnht Dnrrh rliVqe Sfabilisierunss- Adipinsäure mit einem Gemisch von Diolen, das aus
aul nur 128 ernont. Durch diese btaDilisierungs- 85 Teilen Äthylenglykol und 15 Teilen Glycerinallyläther
behandlungen ist es also nicht nur möglich, verarbeit- io bestand,
bare Polyurethane mit einem potentiellen »Olsen«-
bare Polyurethane mit einem potentiellen »Olsen«-
Fließwert zwischen 300 und 400 Sekunden innerhalb Die Probe ohne p-Nitrophenol hatte bereits nach
des zweckmäßigeren Mahlverarbeitungsbereiches zu 2,5 Stunden bei 1000C einen »Olsen«-Fließwert von
halten, sondern der potentielle »Olsen«-Fließwert des 245 und nach 20 Stunden bei der gleichen Temperatur
Kautschuks kann auch verringert werden. 15 einen »Olsen«-Fließwert von 544 Sekunden, während
„ . · 1 λ der zweite Ansatz, der 2 Teile p-Nitrophenol enthielt,
a e 1 s p * e' z 5V4 Stunden bei 1000C einen Fließwert von 176 Se-
Ein mit einem p-tert.-Butylphenol stabilisiertes, künden und nach 69tägigem Altern nur einen »Olsen«-
vernetzbares Polyurethan wurde aus den folgenden Fließwert von 171 Sekunden hatte.
Bestandteilen hergestellt: 20 .
Beispiele 4 bis 8
750 Teile eines Adipinsäureester mit einer Hydro-
xylzahl von 62 5 ^ur weiieren Erläuterung der Fähigkeit von mono-
lTeil Phenyl-jß-naphth'ylamin, substituierten Phenolen, ein noch härtbares PoIy-
7 5 Teile p-tert -Butylphenol urethan mit einem »Olsen«-Fließwert oberhalb von 750
109Teile Tolidindiisocyanat.' 25 *n verarbeitbaren Grenzen zu halten, wurden mehrere
Ansätze von Polyurethan aus Massen mit der in
Dieses Polyurethan wurde 11 Stunden in einem Tabelle II angegebenen Zusammensetzung, in der alle
Ofen bei 1000C gehärtet. Nach dem Entfernen aus Teile Gewichtsteile sind, hergestellt,
dem Ofen wurde mit diesem Produkt sofort ein Aus Beispiel 4 a geht hervor, daß dieses Produkt »Olsen«-Fließversuch durchgeführt. Das Produkt hatte 30 einen »Olsen«-Fließwert von 750 hatte und daß sich einen »Olsen«-Fließwert von 154 Sekunden je 2,5 cm. der Fließwert von 24tägigem Härten bei Raum-Nach 124tägigem Lagern hatte dieses Polyurethan temperatur auf etwa 3000 erhöht hatte. Wenn das einen »Olsen«-Fließwert von 120. Wenn das p-tert.- Verhältnis von Polyester zu Diisocyanat erhöht wurde Butylphenol aus der oben angegebenen Zusammen- und — wie im Beispiel 4 geschehen — 1,3 Teile mehr Setzung weggelassen wurde, hatte das erhaltene Pro- 35 Tolidindiisocyanat verwendet wurden, hatte das erdukt nach dem Entfernen aus dem Ofen einen »Olsen«- haltene Polyurethan einen »Olsen«-Fließwert von 1330, Fließwert oberhalb von 400 Sekunden je 2,5 cm. wenn jedoch in den Beispielen 4 und 5 das gleiche Wenn auch der »Olsen«-Fließversuch nur ein qualita- Mengenverhältnis von Tolidindiisocyanat zu PoIytives und kein quantitatives Maß ist, so dient er doch ester wie im Beispiel 4a verwendet wurde, hatte das zur Bewertung der relativen Verarbeitbarkeit eines 40 erhaltene Polyurethan einen »Olsen«-Fließwert, der gut aushärtbaren Polyurethans. Aus den oben angegebenen innerhalb des vermahlbaren und verarbeitbaren BeErgebnissen geht hervor, daß durch die Verwendung reiches lag. Daraus wird erkennbar, daß durch p-tert.-von p-tert.-Butylphenol die Polyurethane innerhalb Butylphenol ein Polyurethan mit einem potentiellen der oberen Grenze der Verarbeitbarkeit bei einem »Olsen«-Fließwert von mindestens 750 innerhalb des »Olsen«-Fließwert von etwa 200 Sekunden gehalten 45 verarbeitbaren und vermahlbaren Bereiches selbst werden konnten, der als obere Grenze für leichte dann gehalten werden konnte, wenn das Produkt von Verarbeitbarkeit betrachtet wird. Beispiel 5 24 Stunden in einem Ofen bei 1000C vor-R . · 1 ■? gehärtet wurde. In gleicher Weise konnte durch α e 1 s ρ ι e 1 la. p-Nitrophenol das Polyurethan von Beispiel 6 und 7
dem Ofen wurde mit diesem Produkt sofort ein Aus Beispiel 4 a geht hervor, daß dieses Produkt »Olsen«-Fließversuch durchgeführt. Das Produkt hatte 30 einen »Olsen«-Fließwert von 750 hatte und daß sich einen »Olsen«-Fließwert von 154 Sekunden je 2,5 cm. der Fließwert von 24tägigem Härten bei Raum-Nach 124tägigem Lagern hatte dieses Polyurethan temperatur auf etwa 3000 erhöht hatte. Wenn das einen »Olsen«-Fließwert von 120. Wenn das p-tert.- Verhältnis von Polyester zu Diisocyanat erhöht wurde Butylphenol aus der oben angegebenen Zusammen- und — wie im Beispiel 4 geschehen — 1,3 Teile mehr Setzung weggelassen wurde, hatte das erhaltene Pro- 35 Tolidindiisocyanat verwendet wurden, hatte das erdukt nach dem Entfernen aus dem Ofen einen »Olsen«- haltene Polyurethan einen »Olsen«-Fließwert von 1330, Fließwert oberhalb von 400 Sekunden je 2,5 cm. wenn jedoch in den Beispielen 4 und 5 das gleiche Wenn auch der »Olsen«-Fließversuch nur ein qualita- Mengenverhältnis von Tolidindiisocyanat zu PoIytives und kein quantitatives Maß ist, so dient er doch ester wie im Beispiel 4a verwendet wurde, hatte das zur Bewertung der relativen Verarbeitbarkeit eines 40 erhaltene Polyurethan einen »Olsen«-Fließwert, der gut aushärtbaren Polyurethans. Aus den oben angegebenen innerhalb des vermahlbaren und verarbeitbaren BeErgebnissen geht hervor, daß durch die Verwendung reiches lag. Daraus wird erkennbar, daß durch p-tert.-von p-tert.-Butylphenol die Polyurethane innerhalb Butylphenol ein Polyurethan mit einem potentiellen der oberen Grenze der Verarbeitbarkeit bei einem »Olsen«-Fließwert von mindestens 750 innerhalb des »Olsen«-Fließwert von etwa 200 Sekunden gehalten 45 verarbeitbaren und vermahlbaren Bereiches selbst werden konnten, der als obere Grenze für leichte dann gehalten werden konnte, wenn das Produkt von Verarbeitbarkeit betrachtet wird. Beispiel 5 24 Stunden in einem Ofen bei 1000C vor-R . · 1 ■? gehärtet wurde. In gleicher Weise konnte durch α e 1 s ρ ι e 1 la. p-Nitrophenol das Polyurethan von Beispiel 6 und 7
Das im Beispiel 2 beschriebene Verfahren wurde 50 verarbeitbar und vermahlbar gehalten werden. Aus
wiederholt, jedoch wurde kein substituiertes Phenol dem Vergleich von Beispiel 8 mit Beispiel 4b geht
verwendet und die Menge des Tolidindiisocyanats von hervor, daß durch p-Nitrophenol ein Polyurethan mit
109 Teilen auf 106,7 Teile verringert. Nach 18 Stun- einem potentiellen »Olsen«-Fließwert von 1330 verden
bei einer Temperatur von 100° C hat dieses Poly- arbeitbar und vermahlbar hergestellt werden konnte,
urethan einen »Olsen«-Fließwert von 129 Sekunden. 55 Wenn daher substituierte Phenole in üblichen An-Beim
Altern bei Raumtemperatur zeigte diese Probe sätzen zur Herstellung von Polyurethanen verwendet
eine wesentliche Erhöhung des »Olsen«-Fließwertes werden, können noch vernetzbare Produkte mit
und wurde bald so zäh, daß sie nicht mehr leicht ver- »Olsen«-Fließwerten innerhalb eines Bereiches, der für
arbeitet werden konnte. Aus dem Vergleich von eine gute Verarbeitung durch Vermählen geeignet ist,
Beispiel 2 mit Beispiel 2 a wird leicht erkennbar, daß 60 erhalten werden, wobei ferner die erhaltenen PoIydurch
das substituierte Phenol das Nachhärten selbst urethane gegenüber einem Nachhärten verhältnismäßig
dann verhindert wird, wenn das Polyurethan einen widerstandsfest sind. Durch das erfindungsgemäß vorverhältnismäßig
großen Überschuß an Diisocyanat geschlagene Verfahren zur Herstellung von PoIyenthielt.
urethanen gestaltet sich die Erzeugung von Reifen und B e i s ρ i e 1 3 6s ähnlichen Gegenständen wirtschaftlicher, und es wird
auch die Verarbeitung der Polyurethane unmittelbar,
Um die Fähigkeit von p-Nitrophenol zu demonstrie- d. h. nach der Härtung in dem Härtungsofen, ermög-
ren, Polyurethan gegen Nachhärtung zu stabilisieren, licht, ohne daß sie zwecks Stabilisierung vermählen
oder in einem Banbury-Mischer verarbeitet werden müssen.
4b | 4 | Beispiel | |
4a | 300 | 300 | 5 |
300 | 43,5 | 42,2 | 300 |
42,2 | 1,5 | 42,2 | |
6 | 8,5 | 1,5 | |
17 | 1330 | 145 | 24 |
750 | 138 | ||
Polyester
Tolidindiisocyanat
p-tert.-Butylphenol
p-Nitrophenol
Stunden, im Ofen gebacken
»Olsen«-Fließwert
»Olsen«-Fließwert
300
42,8
42,8
1,5
8
122
8
122
300
42,8
42,8
1,5
19
109
19
109
300
43,5
43,5
3,0
4,5
120
4,5
120
Tetramethylenglykoläther mit einer Hydroxylzahl von 36,9 und 1,5 Teile p-tert.-Butylphenol wurden in
einem mit einem Rührer ausgerüsteten Umsetzungskolben mit einem Fassungsvermögen von 21 gegeben, zo
Nachdem die Temperatur von 300 Teilen Poly tetramethylenglykoläther auf 1030C erhöht worden war,
wurden 26,7 Teile Tolidindiisocyanat zugesetzt. Die Masse wurde 18 Minuten bei einer Temperatur von
100c C unter Rühren umgesetzt. Das fließfähige
Umsetzungsprodukt wurde dann in einen Trog gegossen und 41 Stunden in einem Ofen bei einer Temperatur
von 100° C aufbewahrt. Nach dem Entfernen des Trogs aus dem Ofen wurde eine Probe aus dem
Trog entnommen und deren »Olsen«-Fließwert untersucht.
Diese Probe hatte einen »Olsen«-Fließwert von 111. Eine Masse mit der gleichen Zusammensetzung,
die jedoch kein p-tert.-Butylphenol enthielt, hatte bereits nach 40 Stunden in dem Ofen einen »Olsen«-
Fließwert von 522. Wenn in der oben angegebenen Masse das p-tert.-Butylphenol durch p-Chlorphenol
ersetzt wurde, wurde eine gleiche Stabilisierung des Polyurethans erhalten.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von stabilisierten, noch vernetzbaren Polyurethanen durch Umsetzung
von reaktionsfähige Wasserstoffatome enthaltenden Verbindungen mit einem Molekulargewicht
von 700 bis 6000 mit etwa 0,98 bis 1,03 Äquivalenten eines organischen Polyisocyanates
und Erhitzen des so erhaltenen Umsetzungsproduktes unter Zusatz substituierter Phenole mit
einer Dissoziationskonstante von mindestens 1 · 10"10 und nicht größer als 1 · 10~5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Umsetzung der reaktion sf ähige Wasserstoffatome enthaltenden Verbindungen
mit den Diisocyanaten unter Zusatz der substituierten Phenole bis zur Erreichung
eines »Olsen«-Fließwertes von 100 bis 200 Sekunden je 2,54 cm bei einer Temperatur
von 100°C und einem Druck von 35,15 at erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das substituierte Phenol in einer
Menge von mindestens 0,1 bis 1,5 Teilen je 100 Gewichtsteilen der reaktionsfähige Wasserstoffatome
enthaltenden Verbindung umgesetzt wird.
40 In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 031 509, 1 025 618.
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 031 509, 1 025 618.
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- 1959-12-22 US US861171A patent/US3085991A/en not_active Expired - Lifetime
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- 1960-12-12 GB GB42630/60A patent/GB969853A/en not_active Expired
- 1960-12-16 LU LU39548D patent/LU39548A1/xx unknown
Patent Citations (1)
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DE1031509B (de) * | 1953-12-04 | 1958-06-04 | Ici Ltd | Verbesserung der Lagerbestaendigkeit von endstaendige Isocyanatgruppen aufweisenden isocyanatmodifizierten gesaettigten Polyestern, Polyesteramiden oder Polyaethern |
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