DE2148149C2 - Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von PolyurethanschaumstoffenInfo
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-
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Description
Die Erfindung betrifft das in den PatentansprĂŒchen angegebene Verfahren.
Es ist bekannt. Polyurethane durch Reaktion von Trimethylolphenolen
oder von deren niederen Alkyl- oder AlkenylÀthern mit aromatischen Polyisocyanaten herzustellen,
vgl. US-PS 27 64 566, oder in der Weise, daà ein aromatisches Polyisocyanat mit einem PolyÀtherpolyol in
Gegenwart eines Polymethylolphenols als Vernetzungsmittel umgesetzt wird, vgl. US-PS 30 63 964. wobei das
Polymethylolphenol in geringerer Menge als das PolyÀtherpolyol eingesetzt wird und der folgenden allgemeinen
Formel entspricht,
OR
40
HOH2C-H- -J-CH2OH
CH2OH
worin R fĂŒr Wasserstoff oder Alkyl- und Alkenylgruppen mit mehr als 5 Kohlenstoffatomen steht. Es ist ferner
bekannt, bestimmte Alkylenoxid- oder Propylenoxidaddukte
von Tetramethylolcyclohexanolen zur Herstellung von Polyurethanen einzusetzen, vgl. DE-PS 11 61 686
und Il 62 070.
Zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen wer- Î
den gemÀà GB-PS 10 29 033 mit Alkylenoxid modifizierte,
z. B. aus 1 Mol Phenol und 3 Mol Formaldehyd in Gegenwart von vergleichsweise groĂen Mengen Alkali
gewonnene Phenolformaldehydharze mit Polyisocyanat und ĂŒblichen ZusĂ€tzen umgesetzt, und die Mltverwendung
von Polymethylolphenolen zur Polyurethanherstellung Ist z.B. aus den US-PS 30 63 964 und
25 79 329 bekannt, wonach zur Gewinnung von 2.4,6-Tris(hydroxy)-phenolsalzen
I Mol Alkali pro Mol Phenol erforderlich ist, was auch von K. Hultsch In »Chemie der Ï
Phenolharze«. Springer Verlag. 1950, Seiten 21 bis 22 und 36. bestÀtigt wird.
Bei den gemÀà der angegebenen CiB-PS eingesetzten Phenolfnrmaldehydharzen handelt es sich um Novolake
oder Resole. Novolake haben den Nachteil, daĂ sie, wenn an sie genĂŒgend Propylenoxid angelagert wird, um die
Hydroxylzahl auf den ĂŒblichen Wert von 400 bis 500 herabzusetzen,
fest oder praktisch fest sind, so daĂ sie zur
Erzeugung von Polyurethanen nach ĂŒblichen Polyurethanformulierungsmethodan
ungeeignet sind. Wird mehr Propylenoxid angelagert, um die ViskositÀt auf einen
brauchbaren Wert zu reduzieren, z.B. auf IIO000 cps
(was immer noch unerwĂŒnscht hoch ist), dann wird die Hydroxylzahl so niedrig, daĂ die gewonnenen PolyurethanschĂ€ume
eine schlechte Druckfestigkeit und WiderstandsfÀhigkeit gegen Verformung bei erhöhten Temperaturen
besitzen. Wird andererseits an Resole Alkylenoxid angelagert, so sind die erhaltenen Addukte derartig
unschmelzbar, daĂ das Harz nicht mehr von Phenol und Wasser befreit werden kann und daraus hergestellte Polyurethane
schlechte Eigenschaften aufweisen.
Die Eigenschaften und/oder Produktionskosten der nach den aufgezeigten bekannten Verfahren hergestellten
Polyurethanschaumstoffe sind in verschiedener Hinsicht unbefriedigend, so daĂ sich diese Produkte in der Praxis
nicht recht durchsetzen konnten.
DemgegenĂŒber sind die erfindungsgemÀà gewonnenen Polyurethanschaumstoffe in wirtschaftlicher Weise herstellbar
und aufgrund ihrer Ă€uĂerst gĂŒnstigen Eigenschaften, insbesondere aufgrund ihrer stark verbesserten
Druckfestigkeit bei erhöhten Temperaturen, vielseitig verwendbar, insbesondere als steife SchĂ€ume, z. B. fĂŒr
Isolalionszwecke in KĂŒhlschrĂ€nken sowie in Form von flexiblen und halbsteifen PolyurethanschĂ€umen.
Zur DurchfĂŒhrung des in Anspruch 1 gekennzeichneten erfindungsgemĂ€Ăen Verfahrens wird an das aus Phenol
und Formaldehyd gebildete Reaktionsprodukt ein Alkylenoxid angelagert, was in einfacher Weise nach
bekannten Methoden in einem wĂ€Ărigen Medium und ohne Herstellung eines Salzes des Zwischenproduktes
erfolgen kann. Im allgemeinen sind die dabei erhaltenen Addukte, wenn sie unter Verwendung von Propylenoxid
gewonnen sind, in kaltem Wasser löslich, jedoch unlöslich in Wasser von ungefĂ€hr 82° C und darĂŒber. Durch
einfache Extraktion mit heiĂem Wasser können daher gegebenenfalls vorhandene lösliche Nebenprodukte in
einem solchen Ausmaà entfernt werden, daà sie nicht mehr störend wirken.
Als Alkylenoxid wird am vorteilhaftesten Propylenoxid eingesetzt. Andere geeignete Alkylenoxide sind z. B.
Ăthylenoxid, Mischungen aus Ăthylenoxid und Propylenoxid, wobei auch zuerst eine Reaktion mit
Propylenoxid und dann mit Ăthylenoxid oder umgekehrt durchgefĂŒhrt werden kann, ferner Butylenoxid, Hexylenoxid,
Octylenoxid und Styroloxlcl sowie die z. B. in der US-PS 32 45 924 beschriebenen Verbindungen. Die
Menge an angelagertem Propylenoxid oder Alkylenoxid anderen Typs Ist variabel in AbhÀnglgKeit von der Natur
des herzustellenden Polyurethanschaums, doch werden pro Mol Phenol-Formaldehyd Reaktionsprodukt 4 bis
14,5 Mol, vorzugsweise 4 bis 8 Mol Alkylenoxid, insbesondere Propylenoxid oder Ăjhylenoxld, eingesetzt.
Zur erfindungsgemĂ€Ăen Herstellung der Polyurethanschaumstoffe
werden die Alkylenoxid-Reaktionsprodukte - Im folgenden Addukte genannt - mit Polyisocyanaten
umgesetzt nach an sich bekannter Methoden, wie sie 7. B. in den US-PS 32 45 924 und 32 65 641 beschrieben
werden.
Es sind zahlreiche der in diesen Patentschriften genannten Polyisocyanate verwendbar, doch erweist es
sich als besonders vorteilhaft, eine 80/20-Mischung aus 2,4- und 2,6-Toluylendilsocyanat, die gwöhnlich als
8O/2O-TDI bezeichnet wird, einzusetzen. In Frage kommen
ferner folgende Polyisocyanate: 65/35-Mlschung aus 2,4- und 2,6-Toluoldlisocyanat, Diphenylmethan-4,4'-dllsocyanat.
4.4'-Methy!en-bis-cyclohexyl-d!isocyanat.
Jsophorondilsocyanat, Hexamathylendiisocyanat und
Polymethylenpolyphenylpolyisocyanat.
Zur Herstellung de· Polyurethanschaumstoffe können
zahlreiche Katalysatoren, Emulgiermittel, Stabilisierungsmittel und SehSumungssysleme eingesetzt werden.
Ferner kann man auf das sogenannte Einstufenverfahren sowie auf Methoden zurĂŒckgreifen, welche Ober den Vorpolymerenmechanismus
ablaufen. In dieser Hinsicht ist auf die US-PS 29 49 431, 29 48 691, 30 26 275, 30 36 021,
30 49 513 und 30 78 239 zu verweisen.
Zur Herstellung von Poiyureihanschaumstoffen unter
Verwendung der Alkylenoxidaddukte sollte die Hydroxylzahl dieser Verbindungen in der Regel zwischen
200 und 530 liegen. FĂŒr die Umsetzung wird das MolverhĂ€ltnis des Polyisocyanats zum Addukt im allgemeinen
zwischen i,2 bis 1,5:1 eingestellt. Gewöhnlich Ist es zweckmĂ€Ăig, das Polyisocyanat in leichtem ĂberschuĂ
zu verwenden, z. B. einem 10%igen ĂberschuĂ ĂŒber diejenige
Menge hinaus, die theoretisch zur Umsetzung mit allen Hydroxylgruppen im Addukt erforderlich ist.
Die folgenden BeĂŒ-piele erlĂ€utern die Erfindung, ohne
sie zu beschrÀnken, in den Beispielen beziehen sich die
Teilangaben auf das Gewicht und die Temperaturangaben auf °C. Es ist darauf hinzuweisen, daà der zur Herstellung
der Phenol-Formaldehyd-Reaktionsprodukte verwendete Paraformaldehyd in den wĂ€Ărigen Medien, in
denen er verwendet wird, zu Formaldehyd zerfÀllt.
Herstellung von Phenol-Formaldehyd-Reaktionsprodukien
Produkt A
14.1 g Phenol (0.'5 Mol)
13.5 g Paraformaldehyd
13.5 g Paraformaldehyd
(0,45 Moi, berechnet als Formaldehyd)
34,9 g Propylenoxyd (0,6 Mol)
0,5 g Natriumhydroxyd-Pellets (0,Gi 25 Mol)
25 ml Wasser
34,9 g Propylenoxyd (0,6 Mol)
0,5 g Natriumhydroxyd-Pellets (0,Gi 25 Mol)
25 ml Wasser
In einen Vierhalsreaktor, der mit einem RĂŒhrer. Thermometer
und RĂŒckfluĂkĂŒhler versehen ist, werden das Phenol, der Paraformaldehyd. Natriumhydroxyd und
Wasser gegeben. Die Mischung wird dann auf 90° C erhitzt und bei dieser Temperatur wÀhrend einer Zeitspanne
von 1 Stunde gehalten. Sie wird dann auf Zimmertemperatur abgekĂŒhlt. Das Propylenoxyd wird allmĂ€hlich
zugesetzt, worauf langsam mit dem Erhitzen begonnen wird. Die RĂŒckfluĂbehandlung wird wĂ€hrend
einer Zeitspanne von 17 Stunden durchgefĂŒhrt, wobei die
Temperatur einen Wert von 95° C erreicht. Die Neutralisation erfolgt unter Verwendung von ChlorwasserstoffsÀure
auf einen pH von ungefĂ€hr 6. Die Mischung wird dann in eine Eindampfschale ĂŒberfĂŒhrt und 6 Stunden
unter Vakuum bei 80° C erhitzt. Man erhĂ€lt in einer Menge von 62,5 g eine gelbe viskose FlĂŒssigkeit. Die
Analyse liefert folgende Werte:
Das Phenol, der Paraformaldehyd und das Wasser werden
vermischt. Das Natriumhydroxyd wird zugesetzt, worauf die Mischung unter Erhitzen auf 90° C gerĂŒhrt
wird. Die Mischung wird bei dieser Temperatur wÀhrend
einer Zeltspanne von 1 Stunde gehalten und dann auf Zimmertemperatur abgekĂŒhlt. Dann wird die HĂ€lfte
der berechneten Propylenoxydmenge zugefĂŒhrt. Die Mischung wird 3 Stunden lang am RĂŒckfluĂ gehalten,
abgekĂŒhlt und anschlieĂend ĂŒber Nacht stehengelassen.
Der Rest des Propylenoxyds wird dann zugesetzt, worauf die Reaktionsmischung wÀhrend einer Zeitspanne von
7 Stunden am RĂŒckfluĂ gehalten wird. Sie wird dann wĂ€hrend einer Zeltspanne von 48 Stunden stehengelassen
und dann weitere 10 Stunden am RĂŒckfluĂ behandelt.
Zu diesem Zeitpunkt hat das ganze Propylenoxyd reag'ert. Dann erfolgt eine EntwÀsserung unter Vakuum.
Die Analyse liefert folgende Werte:
H1O
AlkalinitÀt
Hydroxylzahl
2,7%
0,11 mĂ/g
566.
Produkt C
Zu 980 g des Produktes B werden 390 g (6,72 Mol) Propylenoxyd
zur Herabsetzung der Hydroxylzahl auf ungefÀhr 398 zugesetzt. Die Propylenoxydzugabe erfolgt in
der vorstehend beschriebenen Weise. Die Analyse zeigt eine Hydroxylzahl von 420. Das erhaltene Produkt wird
dann mit ChlorwasserstoffsÀure neutralisiert und filtriert. Eine direkte Molekulargewichtsbestimmung mittels eines
Osmometers zeigt ein Molekulargewicht von 463 und eine FunktionalitÀt von 3,5. Das neutralisierte Produkt
kann gegebenenfalls in der Weise gereinigt werden, daĂ es zuerst mit einem stark basischen lonenaustauscherharz
und dann mit einem stark sauren Ionenaustauscherharz behandelt wird.
Produkt D
86,2 kg (779,47 Mol)
70,6 kg (2353,3 Mol)
181,6 kg (3131 Mol)
181,6 kg (3131 Mol)
126,6 kg
2,6 kg (65 Mol)
2,6 kg (65 Mol)
Phenol (85' in Wasser)
Paraformaldehyd
Propylencxyd +113 kg
(1948 Mol) Propylenoxyd
Wasser
Natriurnhydroxydschuppen.
Paraformaldehyd
Propylencxyd +113 kg
(1948 Mol) Propylenoxyd
Wasser
Natriurnhydroxydschuppen.
Die Herstellungsmethode ist die gleiche wie fĂŒr Produkte B. Nach der EntwĂ€sserung werden die 113 kg
(1948 Mol) Propylenoxyd zur Herabsetzung der Hydroxylzahl auf 400 zugesetzt. Das Material wird dann
mit ChlorwasserstoffsÀure neutralisiert und dreimal mit Wasser bei einer Temperatur von ungefÀhr 923 C gewaschen.
Nach der abschlieĂenden EntwĂ€sserung und Filtration unter Verwendung eines Fiiterhilfsmiitels liefert
die Analyse folgende Werte:
Wasser | 1,2% | Hydroxylzahl | 375 |
Acid;tĂ€t | 0,002 mĂ/g | AciditĂ€t | 0,09 mĂ/g |
Hydroxylzahl | 616, im Vergleich zu 538, was dem | pH | 5.9 |
theoretischen Wert fĂŒr das tetra- | H3O | 0,04% | |
propoxylierte Derivat entspricht. 60 | |||
Produkt B | Produkt F |
225 g Phenol (2,39 Mol)
216 g Paraformaldehyd
216 g Paraformaldehyd
(7.20 Mol, berechnet als Formaldehyd)
558 g Propylenoxyd (9.61 Mol)
:W> Îș destilliertes Wasser
X L' Natrlumhydmxycl-Pellets (0.2 Mol)
558 g Propylenoxyd (9.61 Mol)
:W> Îș destilliertes Wasser
X L' Natrlumhydmxycl-Pellets (0.2 Mol)
265 g einer 85"nigen Phenol/Wasser-Lösung (2.39 Mol)
216 g Paraformaldehyd (7.2 Mol)
8 g Natriumhydroxyd (0.2 Mol)
8 g Natriumhydroxyd (0.2 Mol)
35Og Wasser
416 g Propylenoxyd (7.17 Mol) ->-290g (5 Mol) Propylenoxyd
/ur Herabsetzung der Ilydroxylzahl.
Zu 35Og Wasser In einem /.»yelhnlskolben werden
265 g einer 85%|gen Phenollösung und 216 g Paraformaldehyd
gegeben. Die Mischung wird unter Zugabe von 8 g Natriumhydroxyd, vorgelöst in Wasser, gerĂŒhrt. Die
Mischung wird auf 900C erhitzt und auf diesem Wen
wahrend einer Zeitspanne von I Stunde gehalten. Sie wird dann auf Zimmertemperatur abgekĂŒhlt. Es werden
dann 416 g Propylenoxyd unter RĂŒhren zugesetzt. Die RĂŒckfluĂbehandlung wird wĂ€hrend einer Zeitspanne von
ungefĂ€hr 15 Stunden durchgefĂŒhrt. Nachdem die Temperatur
100° C erreicht hat, wird die Reaktionsmischung, ohne daà dabei Propylenoxyd vorliegt, unter Vakuum
wÀhrend einer Zeitspanne von ungefÀhr 3 Stunden auf 1200C erhitzt. Die Analyse zeigt eine Hydroxylzahl von
524. Das Produkt ist sehr viskos. Dann werden 290 g (5 Mol) Propylenoxyd tropfenweise zur Herabsetzung der
Hydroxylzahl auf 400 zugesetzt. Das erhaltene Harz wird dann auf COi neutralisiert und dreimal mit Wasser gewaschen.
Nachdem, es entwÀssert und filtriert worden ist, betrÀgt die Hydroxylzahl 384, wÀhrend das Molekulargewicht
mittels eines Osmometers zu 1230 ermittelt wird. Dies deutet auf ein weitgehend dimeres MolekĂŒl mit
einer FunktionalitÀt von mehr als 8 hin.
Teile
Ein Polyurethanschaum wird nach folgender Rezeptur nach einer StandardschÀumungsmethode hergestellt:
Teile
Produkt C 100,0
CU3F 20,0
Silikonschaumstabilisator') 0.5
DimethylÀthylendiamin 1,0
33%ige Lösung von Triethylendiamin 0,15 in Dipropylenglykol
80/20-TDI 75,5
Ergebnisse:
Aussehen sehr gut
Durchsacken keines
Risse keine
OberflÀchenhÀrtung sehr jchnell
') Polydimethylsiloxan/PolyoxyÀthylen-oxypropylen-Blockcopolymeres.
das nach der in der US-PS 28 34 748 beschriebenen Methode hergestellt worden ist.
a) 50 g des Produkts C werden zu 287 g 80/20-TDI bei
Zimmertemperatur zugesetzt. Die Temperatur steigt auf ungefÀhr 43° C nach Beendigung von ungefÀhr
33 Minuten an. Dann werden weitere 50 g des Produkts C bei einer Temperatur von 42° C zugesetzt. Die
Temperaiur steigt auf ungefÀhr 69'C In 30 Minuten an.
Die Mischung wird dann wÀhrend einer Zeitspanne von I Stunde auf 70° C gehalten.
b) Ein Polyurethanschaum mit ausgezeichneten
Eigenschaften wird dann unter Verwendung der folgenden Rezeptur hergestei/t:
Mischung von Teil a) 105
Produkt C 100
Siliconschaumstabilisator 1,5
Dimethylcocoamin (destilliert) 1,5
Tetramethylbutandiamin 1,5
CCl3F 45,0
Die folgenden Vergleichsversuche I und II zeigen, daà sich die gemÀà der GB-PS 10 29 033 eingesetzten Resole
unabhÀngig davon, ob saure oder basische Katalysatoren verwendet werden, Àhnlich verhalten und der Vergleichsversuch III zeigt, ebenfalls als Vergleichsversuch zur
angegebenen GB-PS, die Eigenschaften eines von einem Novolakharz abstammenden alkoxylierten Phenol-Formaldehyd-Reaktionsproduktes
und eines daraus hergestellten Polyurethanschaums. Has Beispiel 3 zeigt demgegenĂŒber die Eigenschaften eines erfindungsgemĂ€Ă
gewonnenen alkoxylierten Phenol-Formaldehyd-Reaktionsproduktes und eines daraus hergestellten Polyurethanschaumes.
Vergleichsversuch I
In einem mit einem RĂŒhrer versehenen Reaktor werden 165 Teile eines 85uâigen wĂ€Ărigen Phenols. 3 Teile
einer lO'Ugen Natriumdodecylbeiizolsulfonailösung und
1,1 Teile OxalsĂ€ure gegeben. Die Mischung wird auf 15OC erhitzt, worauf 182 Teile einer 37",IgCn wĂ€Ărigen
Formaldehydlösung (Phenol : Formaldehyd-VerhÀltnis 1 : 1,5) mit einer solchen Geschwindigkeit zugesetzt werden,
daĂ die Reaktionsmischung unter leichtem RĂŒckfluĂ gehalten wird. Nachdem die Zugabe beendet ist,
wird das Erhitzen unter RĂŒckfluĂ wĂ€hrend weiterer zwei Stunden fortgesetzt. Der Reaktor sowie sein Inhalt werden
dann unter ein Vakuum von 25 mm gese'zt, worauf die Temperatur langsam zur Entfernung der Feuchtigkeit
erhitzt wird. Bei ungefÀhr 125° C geliert das Material ..lötzlich zu einem klaren gelblichen Feststoff. Ein Teil
dieses Materials bleibt bei einem Erhitzen auf 200c C in
ungeschmolzenem 5'ustand.
Vergleichsversuclie H
Der Versuch I wird wiederholt, wobei 1 g Natrlum-
hydroxyd als Katalysator verwendet wird. In diesem Falle erfolgt die Gelierung bei ungefÀhr 14O0C. Das Produkt
ist ein dunkelrot-brauner Teststoff, der bei 200° C nicht schmilzt.
Vergleichsversuch III
â <) Ein Alkylenoxid-Addukt wird aus einem Novolakharz
in der Weise hergestellt, daĂ 705 Teile eines 85%igen wĂ€Ărigen Phenols in einen m',: einem RĂŒhrer
versehenen Reaktor gegeben werden. Dann werden 2,5 Teile OxalsÀure und 10 Teile eines ungefÀhr lOMgen
Natrlumdodecylbenzolsulfonats zugesetzt. Diese Mischung wird auf 95'' C erhitzt, worauf 225 Teile eines 37"Mgen
Formaldehyds mit einer solchen Geschwindigkeit zugesetzt werden, daĂ ein stetiger RĂŒckfluĂ aufrechterhalten
bleibt. Nachdem die Formaldehydzu^abe beendet Ist.
wird das Material wĂ€hrend einer Zeitspanne von weiteren 2 Stunden unter RĂŒckfluĂ gehalten. Nach Beendigung
dieser Zeitspanne wird das System unter Vakuum gesetzt, worauf die Temperatur langsam auf 200° C
erhöht wird, um Wasser und nicht umgesetztes Phenol
zu entfernen. Dann wird auf 150" C abgekĂŒhlt. Is werden
dann 5 Teile einer .10"..igen Lösung von Natriumhydroxyd
zugesetzt. Das System wird erneut unter Vakuum gesetzt, um die Feuchtigkeit zu entlemen.
Beim AbkĂŒhlen erhĂ€lt man 415 Teile eines glasartigen Feststoffs. Dieses Produkt wird erneut auf 150 C erhitzt,
worauf 205 Teile Propylenoxyd (ungefÀhr 0.92 Mol pro Mol Phenol) zugesetzt werden. Das F.rhitzen wird so
lange fortgesetzt, bis alle Bestandteile reagiert haben Das
erhaltene Produkt besteht aus 615 Teilen eines glas- in
artigen Feststoffs. F)ie Reaktion wird fortgesetzt, wobei
300 Teile weiteres Pr >p\ leno .\d zugesetzt werden Man erhĂ€lt 910 Teile einer viskosen FlĂŒssigkeit. Nach einer
Behandlung mit einem lonenaust.iuscherharz zur l.ntlernung
des basischen Katalysators besitzt das Produkt eine ViskositÀt von I !0 00OmPa s bei 24'C und eine
llulroxylzahl von 257
bi Fm Polyurethanschaum wird .his dem Novolakaddukt
von Teil a) in der Weise hergestellt, dall 100 Teile
desselben mit 240 Teilen T"luylemliisocyanat unter einer >f>
StickstoftaimosphÀre vermischt werden, woraul die Mischung auf 71) C erhitzt und bei dieser lemperatur
wÀhrend einer Zeitspanne von ⠷ Stunden gehallen wird.
Das erhaltene Vorpolymere enthÀlt 28.5' freie NCO-Grup[i:;n
line Kalalysatorvormischung wird in der 2~>
Weise hergestellt, daĂ 100 Teile des nach al erhaltenen Produkts mit 2 Teilen Teiramethvlbutandiamin. 1 Teil
eines aus Silikon bestehenden grenzflÀchenaktiven Mittels und 0.4 Teilen Zinnf lll-ocic,at vermischt werden.
Dann werden zu 50 Teilen des \ orpi.Knieren 7>
Teile v> der Katalysatorvormischiing und 28 Teile Fluortrichiormethan
zugesetzt Man erhÀlt einen feinzeliV-ί steilen,
iedoch ziemlich weichen Sch.unr
R e i s Ï i e i 3
al Fir, alkoxyiierte1- Phenol-Formaldehyd-Reakiionsprodukt
wird in d-*r w â .·!<.' hergestellt, daĂ zu 554 Teilen
5 Mol eines 85'Viigcn wĂ€Ărigen Phenols in einem mit einem RĂŒhrer versehenen Reaktor 900 Teile (15 Mol)
eines 50'Mgen wĂ€Ărigen Formaldehyds gegeben werden, worauf die Mischung auf 90" C erhitzt wird, worauf
20 Teile (0.5 Mol) NaOH. gelöst in 40 Teilen Wasser, in Portionen wÀhrend einer Zeitspanne von ungefÀhr
15 Minuten zugesetzt wird. Die Reaktion Ist stark e\otherm und wird durch AbkĂŒhlen oder fLrhitzen. je nach
Bedarf, wÀhrend einer Zeitspanne von Vh Stunden auf 90 C gehalten. Nach Beendigung dieser Zeitspanne wird
die Reaktionsmischung schnell auf 60° C abgekĂŒhlt, worauf 560 Teile (9.66 M"l) Propylenoxyd wĂ€hrend einer
Zeitspanne von 5 Sturm.Ï bei dieser Temperatur zugesetzt werden Nach Beendigung dieser Zugabe sind .ille
phenolischen Hydroxylgruppen in ilen lly-droxypropylÀther
umgewandelt, so daĂ das Produkt nicht mehr ohne weiteres durch alkalische Katalysatoren polymerisiert
werden kann. Weitere 10 Teile Natriumhydroxyd werden der Reaktionsmischung zugesetzt, worauf das System
unter Vakuum gesetzt und zur Fntfernung der Feuchtigkeit aul 125" C erhitzt wird. Nachdem der Feuchtigkeits
gehalt auf weniger als 0,1".. reduziert worden ist. werden weitere 980 Teile (16,9 Mol) Propylenoxyd wÀhrend eine!
Zeitspanne von ungefÀhr 6 Stunden bei dieser Tempera
tĂŒr zugesetzt. Das Produkt wird dann unter Vakuum gestrippt, abgekĂŒhlt und mit einem lonenausiauscherhar/
zur Fntfernung der Base behandelt. Die Ausbeute betrÀgt 11%? T=He eines dunkelbemsteinfarbenen OK mit
einer ViskositĂ€t von 25 000 mPa â s bei 24 C. und e:, hai
eine Hydroxylzahl von 408.
h) Ein Polyurethan wird aus dem Propylenoxid-Addukt
von Teil a) des Beispiels 3 nach der in Teil b) des Vergleichsversuehs IM beschriebenen Weise hergestellt
Die folgende Tabelle zeigt verschiedene Eigenschaften der gemÀà Teil b) von Vergleichsversuch Ml und TeU bi
von Beispiel 3 erzeugten PolyurethanschÀume nach einem Altern dieser SchÀume wÀhrend einer Zeitspanne
von 2 Wochen
Aiiduktemenschaften
Hydroxyl/ahl ViskositÀt
des Polyols mPa s bei 24;C E/cm-1
Schaumeigenschaften
Dichte Druckfestigkeit Erweichungspunkt
ke/cm2
Vergleichs- 25"
versuch III
versuch III
Beispiel i 408
llOO'iO 25 i.:|'iii
0.0328 1.28
0.0305 2.81
0.0305 2.81
°C
45
105
105
Die .irgehnisse zeigen, da!! dann, wenn die ViskositÀt
des Novoldkadduk'.s durch die Zugabe eines Alkyleno.xids
bis auf einen solchen Wert reduziert wird, daà es gehandhabt werden kann (ViskositÀt von 110 000 mPa-s,
wobei diese ViskositÀt jedoch immer noch die Handhabung
sehr schw ierig macht), die Hydroxylzahl so niedrig ist. daà schlechte steife SchÀume erhalten werden.
DemgegenĂŒber ist De; einer Herabsetzung der ViskositĂ€t durch Zugabe eines Alkylenoxide auf den verwertbaren
Bereich, infolge der sehr hohen Anfangshydroxylzahl der
erfindunasgemÀà verwendeten Addukte. deren
Hydroxyizahl noch hoch genug, so daĂ sehr zufriedenstellende steife Schaumstoffe anfallen.
Dieses Beispie! zeigt die Herstellung eines niedrigviskf
en Addukts sowie dessen Weiterverarbeitung zu einem steifen Schaum unter Verwendung eines polymeren
Isocyana.s.
a) In einen mit einem RĂŒhrer versehenen Reaktor werden 2650 Teile (32,68 Mol) eines 37"\igen Formaldehyds und 1205 Teile Î 0.9 Mo!) eines 85anigen wĂ€Ărigen Phenois gegeben. Der Inhalt des Reaktors wird auf 90' C erhit.â ;. Dann werden 30 Teile (6.268 Mol) eines 50\igen Kaliumhydroxyds wĂ€hrend einer Zeitspanne von ungefĂ€hr V: Stunde zugesetzt. Diese Zugabe erfolgt mit einer solchen Geschwindigkeit, daĂ die Temperatur auf 90" C einreguliert werden kann. Nachdem die Katalysatorzugabe beendet ist, wird die Reaktionsmischung bei dieser Temperatur wĂ€hrend einer weiteren Stunde gehalten.
a) In einen mit einem RĂŒhrer versehenen Reaktor werden 2650 Teile (32,68 Mol) eines 37"\igen Formaldehyds und 1205 Teile Î 0.9 Mo!) eines 85anigen wĂ€Ărigen Phenois gegeben. Der Inhalt des Reaktors wird auf 90' C erhit.â ;. Dann werden 30 Teile (6.268 Mol) eines 50\igen Kaliumhydroxyds wĂ€hrend einer Zeitspanne von ungefĂ€hr V: Stunde zugesetzt. Diese Zugabe erfolgt mit einer solchen Geschwindigkeit, daĂ die Temperatur auf 90" C einreguliert werden kann. Nachdem die Katalysatorzugabe beendet ist, wird die Reaktionsmischung bei dieser Temperatur wĂ€hrend einer weiteren Stunde gehalten.
Nach Beendigung dieser Zeitspanne wird der inhalt des Reaktors schneii auf 30= C aogekĂŒhit. Dann werden i 265
(21 Mol) Teile Propylenoxyd wÀhrend einer Zeitspanne von ungefÀhr 5 Stunden bei dieser Temperatur zugesetzt.
Die Reaktion wird so lange fortgesetzt, his die Phenolgruppen
alle in llydroxypropylÀthergruppen umgewandelt worden sind, wie aus einem plötzlichen Anstieg des
pH-Wertes der Reaktionsmischung hervorgeht.
Der Reaktor wird dann unter Vakuum gesetzt, worauf
die Temperatur am i2.i C erhöht und auf diesem Wert
so lange gehalten wird, his der Feuchtigkeitsgehalt unterhalt» 0.K Hegt. Weitere 80 Teile einer 50%lgen Kallumhvt."7>xydlösung
werden dann zugesetzt, worauf 2140 Teile (36.9 Mol) Propylenoxyd wahrend einer Zeltspanne
von ungefÀhr 10 Stunden hei dieser Temperatur zugegeben werden. Nachdem das Propylenoj.yil reagiert hat.
wird das Produkt gestrippt und mit einem Ionenaustauschcrhcirz
zur F.ntlemung des Katalysators behandelt 5000 Teile eines bernsteinfarbenen Ăls mit einer ViskositĂ€t
von XOOO ml'a s und einer llydroxylzahl von 410
werden erhalten
hl Dieses Addukt wird dann in der folgenden Weise in
ein ni Ansatz verwendet'
IViIe | |
Addiikl | 100 |
Tetramethylbutandiamin | 1.0 |
Zinndll-octoiit | 0.3 |
Triethylendiamin, 33°big in | 1.0 |
Dipropylenglykol | |
grenzflÀchenaktives Silikon | 1.0 |
CChF | 31 |
Poly methylenpol vphenyl- | 102 |
polyisocyanat |
Die ersten sechs Bestandteile werden miteinander verrĂŒhrt, worauf das Polylsocvanat unter fortgesetztem
RĂŒhren zugegeben wird. Das Produkt ist ein (einzeiliger steifer Schaum mit einer Dichte von 0.0320 g/cm'.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaumstoffen durch Umsetzung eines Polyisocyanats
mit einem alkoxylierten Phenol-Formaldehyd-Reaktionsprodukt
in Gegenwart eines Katalysators, eines Treibmittels und eines Schaumstabilisators, dadurch
gekennzeichnet, daĂ man als alkoxyliertes Phenol-Formaldehyd-Reaktionsprodukt
ein solches verwendet, das erhalten worden ist, indem man zunÀchst je 1 Mol Phenol mit etwa 3 Mol Formaldehyd in
Gegenwart von 0,0245 bis 0,1 Mol NaOH oder KOH in wĂ€Ăriger Lösung bei 900C umsetzt und man
anschlieĂend 4 bis 14.5 Mol eines Alkylenoxids pro Mol des Reaktionsprodukte in der wĂ€Ărigen Reaktionsmischung
anlagert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daĂ man als Alkylenoxid Ăthylenoxid
und/oder Propylenoxid anlagert.
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