DE69116583T2

DE69116583T2 - Polyisocyanatzusammensetzung

Info

Publication number: DE69116583T2
Application number: DE69116583T
Authority: DE
Inventors: Ronald Ruhl Donaldson; Ernst Otto Dueber; William Ian Murray
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Huntsman International LLC
Priority date: 1990-03-07
Filing date: 1991-03-04
Publication date: 1996-06-27
Anticipated expiration: 2011-03-05
Also published as: EP0447093A3; FI910954A0; JP3126993B2; CA2037378A1; ES2082130T3; HK191396A; JPH04220421A; CA2037378C; ATE133431T1; EP0447093B1; EP0447093A2; AU7118291A; DE69116583D1; FI910954A; AU645290B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Isocyanat- Zusammensetzungen und insbesondere auf Isocyanat Zusammensetzungen, die Isocyanurat-Gruppen enthalten.
Es ist bereits in der Technik bekannt, Isocyanat- Zusammensetzungen, die 20 bis 50 Gew.-% Isocyanurat-Gruppen enthalten, bei der Herstellung von Isocyanurat-Schaumstoffen zu verwenden.
So werden in EP 81 710 Isocyanurat-Zusammensetzungen beschrieben, die 45 bis 70 Gew.-% Diisocyanate mit einem Isocyanurat-Gehalt von 20 bis 33 Gew.-% enthalten.
In EP 118 725 werden Polyisocyanat-Zusammensetzungen beschrieben, die 2,6 bis 10 % Isocyanurat-Gruppen enthalten. Entweder die Funktionalitäten oder die Viskosität dieser Zusammensetzungen ist nicht in dem Bereich, der von der vorliegenden Erfindung angestrebt wird.
Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, stabile Polyisocyanat-Zusammensetzungen bereitzustellen, die 3 bis 20 Gew.-% trimerisierte Isocyanate, 30 bis 55 Gew.-% Diisocyanate enthalten, wobei der Rest Polyisocyanate mit höherer Funktionalität sind, die Zusammensetzung eine Brookfield-Viskosität von 150 bis 3000 cPs bei 25ºC, eine durchschnittliche Isocyanat-Funktionalität von 2,4 bis 2,9, vorzugsweise von 2,5 bis 2,7, einen Gehalt an NCO-Gruppen von 28 bis 31 Gew.-%, vorzugsweise 29 bis 31 Gew.-% und einen Infrarot-Absorptionspeak bei 1410 cm&supmin;¹ hat und wobei das Verhältnis der Höhe des Absorptionspeaks bei 1410 cm&supmin;¹ zu der Höhe des Infrarot-Absorptionspeaks bei 1610 cm&supmin;¹ mindestens 0,8, vorzugsweise in dem Bereich von 0,8 bis 3,0 ist.
Die trimerisierten Polyisocyanat-Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung werden als eine vorteilhafte Alternative zu dem herkömmlichen sogenannten "MDI mit hoher Funktionalität" mit hoher Viskosität vorgeschlagen, das einen Diisocyanat-Gehalt von ungefähr 20 bis ungefähr 28 Gew.-% hat - und das nach teilweiser Extraktion der Diisocyanat-Isomere von dem "MDI-Vorprodukt", das später definiert wird, erhalten wird. Es ist in der Tat der Nachteil von dem herkömmlichen MDI mit hoher Funktionalität, daß es einem Nachdunkeln der anfänglichen Farbe unterliegt, wobei dieses Nachdunkeln zu einer Beeinträchtigung seiner Qualität führt.
Die Polyisocyanat-Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung werden durch Trimerisieren des sogenannten "MDI- Vorprodukts" oder durch Trimerisieren des sogenannten "MDI mit Standard-Funktionalität" (auch allgemein "Polymer-MDI" genannt) erhalten.
Der Ausdruck "MDI-Vorprodukt", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf das Produkt, das nach der Phosgenierung von Diamindiphenylmethan, das höhere Polymethylen-Polyphenylen- Polyamin-Oligomere enthält, und nach der Entfernung des Lösungsmittels, das während der Phosgenierung verwendet wird, erhalten wird.
Der Ausdruck "Polymer-MDI", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf eine Polyphenyl-Polymethylen-Polyisocyanat- Zusammensetzung mit einem Diisocyanat-Gehalt von ungefähr 40 bis ungefähr 45 Gew.-%, die nach der Extraktion - durch teilweise Destillation oder teilweise Lösungsmittel- Extraktion - der Diisocyanat-Isomere von dem "MDI-Vorprodukt" verbleibt.
Die Trimerisierung der Polyisocyanat-Materialien wird in der Anwesenheit von Trimerisations-Katalysatoren durchgeführt. Trimerisations-Katalysatoren sind in der Technik wohlbekannt. Beispiele für geeignete Katalysatoren umfassen organische starke Basen, basische Salze von Carboxylsäuren, Alkalimetallalkoholate und tertiäre Amine.
Das Trimerisationsverfahren kann nach einer Vielzahl von Verfahren durchgeführt werden. (Siehe beispielsweise US 3 723 363 oder GB 837 120).
Das Polymerisationsverfahren kann bei Temperaturen von -10 ºC bis zu der Temperatur, bei der sich der verwendete Katalysator zersetzt, durchgeführt werden, aber es ist gewöhnlich bevorzugt, diese Reaktionen bei oder ungefähr bei der Umgebungstemperatur durchzuführen. Wenn es erwünscht ist, können Lösungsmittel, die gegenüber dem Isocyanat inert sind, vorhanden sein, und die Zugabe von solchen Lösungsmitteln kann verwendet werden, um die Reaktionsrate zu mäßigen, falls dies erwünscht ist. Geeignete Lösungsmittel sind Ester wie beispielsweise Ethylacetat und Butylacetat, Ketone wie beispielsweise Aceton und Methylethylketon, Chloroform, Benzol, Toluol, Xylol, Monochlorbenzol, o-Dichlorbenzol, Ether wie beispielsweise Diethyl- und Dibutylether und Petroleumether. Die Polymerisation ist exotherm und die Menge des verwendeten Katalysators wird mit der Art des enthaltenen Isocyanats, der Menge an vorhandenem Lösungsmittel und der Rate, bei der die Polymerisation stattzufinden hat, variieren. Im allgemeinen ist die verwendete Menge 0,001 bis 3 Gew.-% des verwendeten Isocyanats. Die Polymerisation kann bei jedem Stadium durch Zugabe von einer ausreichenden Menge an einer sauren Substanz, beispielsweise Salzsäure, Essigsäure oder Acetylchlorid, um den vorhandenen basischen Katalysator entweder vollständig oder teilweise zu neutralisieren, verzögert werden.
Die trimerisierten Polyisocyanat-Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können als eine vorteilhafte Alternative zu herkömmlichen MDI-Produkten mit hoher Funktionalität in jeder Anwendung verwendet werden, in der solch ein MDI vorgeschlagen worden ist.
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele veranschaulicht aber nicht eingeschränkt.

Beispiel 1

Die Polyisocyanat-Zusammensetzung A wurde durch Trimerisieren einer MDI-Vorproduktmischung mit einem Diisocyanat-Gehalt von 55 Gew.-% und einer Viskosität von 90 cPs, bis eine Viskosität von 784 cPs erreicht war, erhalten. Der Trimerisations-Katalysator - Tetramethylguanidin - wurde in einer Menge von 1500 ppm verwendet. Das Trimerisationsverfahren wurde bei Zimmertemperatur durchgeführt; die Reaktion wurde durch die Zugabe von 3000 ppm Methylsulfonsäure gestoppt.
Die trimerisierte Polyisocyanat-Zusammensetzung A hatte die folgenden Eigenschaften:
- NCO-Gehalt von 29,8 %
- Isocyanat-Funktionalität von 2,6
- Diisocyanat-Gehalt: in dem Bereich von 30 bis 55 Gew.-%
- Menge an trimerisiertem Isocyanat: 10 Gew.-%
- Verhältnis der Höhe des Infrarot-Absorptionspeaks bei 1410 cm&supmin;¹ zur Höhe des Absorptionspeaks bei 1610 cm&supmin;¹: 1,6.

Beispiel 2

Die Polyisocyanat-Zusammensetzung B wurde durch Trimerisieren einer MDI-Vorproduktmischung mit einem Diisocyanat-Gehalt von 55 Gew.-% und einer Viskosität von 90 cPs, bis eine Viskosität von 290 cPs erreicht war, erhalten. Der Trimerisationskatalysator - Tetramethylguanidin - wurde in einer Menge von 1500 ppm verwendet. Das Trimerisationsverfahren wurde bei Zimmertemperatur durchgeführt; die Reaktion wurde durch die Zugabe von 3000 ppm Methylsulfonsäure gestoppt.
Die trimerisierte Polyisocyanat-Zusammensetzung B hatte die folgenden Eigenschaften:
- NCO-Gehalt von 30,5 %
- Isocyanat-Funktionalität von 2,5
- Diisocyanat-Gehalt: in dem Bereich von 30 bis 55 Gew.-%
- Menge an trimerisiertem Isocyanat: 5 Gew.-%
- Verhältnis der Höhe des Infrarot-Absorptionspeaks bei 1410 cm&supmin;¹ zur Höhe des Absorptionspeaks bei 1610 cm&supmin;¹: 1,0.

Beispiel 3

Die Polyisocyanat-Zusammensetzung D wurde durch Trimerisieren einer MDI-Vorproduktmischung mit einem Diisocyanat-Gehalt von 54 Gew.-%, einem NCO-Wert von 31,4 % und einer Viskosität von 126 mPa s, bis eine Viskosität von 3550 mPa s erreicht war, erhalten. Der Trimerisationskatalysator - Tetramethylguanidin - wurde in einer Menge von 2400 ppm verwendet. Das Trimerisationsverfahren wurde bei Zimmertemperatur durchgeführt; die Reaktion wurde durch die Zugabe von 4800 ppm Methylsulfonsäure gestoppt.
Die trimerisierte Polyisocyanat-Zusammensetzung B hatte die folgenden Eigenschaften:
- NCO-Gehalt von 28,6 %
- Isocyanat-Funktionalität von 2,6
- Diisocyanat-Gehalt: 44 Gew.-%
- Menge an trimerisiertem Isocyanat: 18 Gew.-%
- Verhältnis der Höhe des Infrarot-Absorptionspeaks bei 1410 cm&supmin;¹ zur Höhe des Absorptionspeaks bei 1610 cm&supmin;¹: > 1,6.

Claims

1. Stabile Polyisocyanat-Zusammensetzung, die 3 bis 20 Gew.-% trimerisiertes Isocyanat, 30 bis 55 Gew.-% Diisocyanate enthält, wobei der Rest Polyisocyanate mit höherer Funktionalität sind, die Zusammensetzung eine Brookfield- Viskosität von 150 bis 3000 cPs bei 25ºC, eine durchschnittliche Isocyanat-Funktionalität von 2,4 bis 2,9, einen Gehalt an NCO-Gruppen von 28 bis 31 % und einen Infrarot-Absorptionspeak bei 1410 cm&supmin;¹ hat und wobei das Verhältnis der Höhe des Absorptionspeaks bei 1410 cm&supmin;¹ zu der Höhe des Infrarot-Absorptionspeaks bei 1610 cm&supmin;¹ mindestens 0,8 ist.

2. Stabile Polyisocyanat-Zusammensetzung nach Anspruch 1 mit einer durchschnittlichen Isocyanat-Funktionalität von 2,5 bis 2,7.

3. Stabile Polyisocyanat-Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis der Höhe des Absorptionspeaks bei 1410 cm&supmin;¹ zu der Höhe des Infrarot-Absorptionspeaks bei 1610 cm&supmin;¹ höchstens 3,0 ist.