DE2631733C2

DE2631733C2 -

Info

Publication number: DE2631733C2
Application number: DE2631733A
Authority: DE
Inventors: Ibrahim Selim Boothwyn Pa. Us Bechara; Felix Patrick Chester Pa. Us Carroll; Dewey George Chadds Ford Pa. Us Holland; Rocco Lawrence Pennell Manor Media Pa. Us Mascioli
Original assignee: Air Products and Chemicals Inc
Current assignee: Air Products and Chemicals Inc
Priority date: 1975-07-29
Filing date: 1976-07-15
Publication date: 1988-08-11
Also published as: NL182082C; BE844525A; JPS5217484A; CA1046062A; FR2319421A1; JPS6123214B2; US4040992A; IT1061622B; DE2631733A1; NL7605553A; NL182082B; FR2319421B1; GB1541593A

Description

Die Verwendung bestimmter quartärer Ammoniumverbindungen bei der Herstellung von Polyurethanen ist bereits beschrieben worden. Die Aktivität dieser Verbindungen hängt von ihrer Zersetzung unter Freisetzung der entsprechenden tertiären Amine ab. Typische quartäre Ammoniumverbindungen dieser Art sind die neutralen Salze, die man durch Umsetzung eines tertiären Amins, beispielsweise N-Methylmorpholin, mit Essigsäureanhydrid erhält. Die quartären Salze dieser Art besitzen im allgemeinen eine geringere katalytische Wirkung als die tertiären Amine, von denen sie abgeleitet sind.

Es ist bereits eine Reihe von quartären Ammoniumbasen bekannt, die als Katalysatoren für Polyurethanreaktionen eingesetzt werden können, darunter Benzyltrimethylammoniumhydroxid und quartäre heterocyclische Ammoniumhydroxide, wie N-Methylpyridiniumhydroxid und Morpholinbasen, sowie die entsprechenden Alkoxide, Aryloxide und Aralkoxide, wie Benzyltrimethylammoniummethylat und -äthylat und Tetramethylammoniumphenolat. Es sind bereits diese quartären Ammoniumbasen zusammen mit Verbindungen, die die Neutralisation der quartären Basen bewirken können, in Polyurethanrezepturen verwendet worden, um Polyurethanschäume mit schwachem Geruch zu bilden.

Die Herstellung von quartären Hydroxyalkylbasen von Diazabicyclooctan und Imidazol durch Umsetzen des entsprechenden Diazins oder Diazols mit einem Alkylenoxid und Wasser ist bekannt. Das erhaltene quartäre Hydroxid kann dann unter Bildung von Salzen mit Mineralsäuren oder bestimmten organischen Säuren umgesetzt werden. Die Herstellung von N,N′-Bis-(hydroxypropyl)-diazabicyclooctan- dihydroxid und die Umwandlung dieser Substanz in die entsprechenden Salze durch Umsetzen mit Schwefelsäure, Kresol, Salicylsäure und Phosphorsäure ist ebenfalls beschrieben worden. Es ist bekannt, daß die Sulfate und Phosphate eine stark inhibierende Wirkung auf das Wachstum von gewissen Mikroorganismen, wie Hefen, Schimmelpilzen und Lactobacilli, ausüben. Es ist ebenfalls das durch Umsetzen von 2-Methylimidazol mit Propylenoxid und Wasser erhaltene quartäre Hydroxid in das Acetatsalz umgewandelt worden, das dann als Polymerisationspromotor bei Reaktionen zur Bildung von Polyurethanschäumen untersucht wurde, wozu es zusammen mit dem bekannten, stark aktiven Diazabicyclooctankatalysator eingesetzt wurde.

Es wurde bereits empfohlen, bei der Herstellung von mit Wasser aufgeschäumten Polyurethanschäumen aus Polyätherpolyolen, die überwiegend sekundäre Hydroxylendgruppen aufweisen, gegebenenfalls in Gegenwart von bekannten tertiären Aminkatalysatoren als Katalysatoren bestimmte basische Verbindungen einzusetzen, wie die Hydroxide von Alkalimetallen oder Erdalkalimetallen oder von vollständig substituierten quartären Ammoniumgruppen oder Salze dieser Verbindungen. Unter diesen quartäre Ammoniumgruppen aufweisenden Verbindungen finden sich N-Methylpryridinium-, Benzyltrimethylammonium- und Trimethylcyclohexylammonium-Gruppen, während als mögliche Salze Alkoholate, Phenolate, Carboxylate, Carbonate und andere Salze angegeben sind. Es wird nicht angegeben, daß diese quartären Ammoniumsalze für die Herstellung von Polyurethanen oder für andere Polyisocyanat-Reaktionen als Katalysatoren oder in anderer Weise eingesetzt werden können.

Es sind weiterhin Verfahren zur Synthese von bestimmten acyclischen quartären Hydroxyalkylammoniumalkoholaten und -phenolaten beschrieben worden, die unter anderem auch als Katalysatoren zur Herstellung von Polyurethan- und Polyurethanpolyisocyanurat- Schäumen eingesetzt werden können.

Es ist bekannt, daß Phenolate bestimmter cyclischer quartärer Ammoniumbasen, die eine an das Stickstoffatom des heterocyclischen Rings gebundene Hydroxyalkylgruppe aufweisen, Katalysatoren für Reaktionen darstellen, bei denen organische Isocyanate umgesetzt werden, beispielsweise bei der Bildung von Polyisocyanuraten, Polyurethanen und Polyurethanpolyisocyanuraten.

Aus der US-PS 30 10 963 ist die Verwendung des Umsetzungsprodukts von Diazabicyclooctan (Triäthylendiamin) mit einem Alkylenoxid als Katalysator bei der Herstellung von Polyurethanschäumen bekannt. Diesen Katalysatoren sind jedoch den erfindungsgemäßen Katalysatoren unterlegen, wie aus Vergleichsversuch I (Tabelle III) der Beschreibung ersichtlich ist.

Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Herstellung von Polyurethanen und Polyisocyanuraten, die gegebenenfalls geschäumt sind, durch Umsetzung von organischen Isocyanaten, gegebenenfalls unter Mitverwendung von Polyolen mit einem hohen Molekulargewicht, in Gegenwart einer katalytischen Menge einer quartären Hydroxyalkylammoniumverbindung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als quartäre Hydroxyalkylammoniumverbindung eine solche der allgemeinen Formel

verwendet, in der

R₁, R₂ und R₃unabhängig voneinander Alkylgruppen oder Hydroxyalkylgruppen mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen oder R₁, R₂ und R₃gemeinsam einen Chinuclidinrest, einen N- Methylmorpholinrest oder einen N-Äthylmorpholinrest, R₄ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen oder eine Hydroxyalkylgruppe mit 1 bis 9 Kohlenstoffatomen und Yein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen

bedeuten.

Die bevorzugten erfindungsgemäß verwendeten Verbindungen sind die Verbindungen der allgemeinen Formel

in der

R₁, R₂, R₃ und R₄die vorstehend angegebenen Bedeutungen besitzen und Yein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen,

darstellt.

Besonders bevorzugt sind die Hydroxypropyl-trimethylammoniumsalze von Ameisensäure und Fettsäuren mit bis zu 10 Kohlenstoffatomen, einschließlich der Salze der Hexansäure (Capronsäure), der Octansäure und der verschiedenen Decansäuren.

Vorzugsweise erhält man die vorstehend beschriebenen erfindungsgemäß verwendbaren quartären Hydroxyalkylammoniumcarbonsäuresalze durch Umsetzen eines tertiären Amins mit einem Alkylenoxid in Gegenwart der entsprechenden Carbonsäure. Wenn die entsprechende Ammoniumverbindung im Handel erhältlich ist, wie es beispielsweise auf das Hydroxid zutrifft, kann das gewünschte Carboxylat direkt durch Umsetzen der quartären Ammoniumbase mit der gewünschten Carbonsäure erreicht werden. Bestimmte quartäre Salze der angegebenen allgemeinen Formel, insbesondere die Cholinsalze von organischen Säuren, sind bereits als pharmazeutisch verwendbare Verbindungen beschrieben worden. Andere Di-(hydroxyalkyl)-Verbindungen der allgemeinen Formel
meinen Formel wurden bereits als Emulgatoren und Netz mittel empfohlen. Keine dieser Vorveröffentlichungen legt jedoch die vorteilhafte Verwendung dieser Verbindungen als Katalysatoren für durch Basen katalysierte Reaktionen der be schriebenen Art nahe.

Viele der für die Herstellung von Polyisocyanuraten bekannten Katalysatoren fördern eine zu schnelle Reaktion des Polyols mit dem Polyisocyanat auf Kosten der Trimeri sierung des Polyisocyanats zu der gewünschten Isocyanuratstruktur. Dieser Nachteil wird durch die erfindungsgemäß eingesetzten Katalysatoren beseitigt, da die Anwesenheit der Hydroxyalkyl gruppe in dem Kation die Aktivität des quartären Ammonium katalysators derart beeinflußt, daß das gewünschte Ausmaß der Isocyanat-Polymerisation erreicht wird.

Als tertiäre Amine, die durch Umsetzen mit dem Alkylenoxid und der Carbonsäure zur Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten Verbindungen eingesetzt werden können, kann man jene Amine nennen, die Null bis 3 Hydroxyalkylgruppen und ein oder mehrere Alkyl gruppen an das Stickstoff atom gebunden aufweisen. Besonders bevorzugte tertiäre Amine dieser Art sind unter anderem Trimethylamin, N-Dimethyl-N- hydroxyäthylamin, Triäthanolamin, N-Methylmorpholin und Chinuclidin.

Von den Alkylenoxiden, die mit den vorstehend genannten tertiären Aminen und anderen entsprechenden tertiären Aminen umgesetzt worden sind, ist besonders hervorzuheben Äthylenoxid, Propylenoxid, Glycidol und Alkylenoxide mit längeren Ketten der allgemeinen Formel

in der R für eine langkettige Alkylgruppe oder eine Mischung solcher Gruppen mit bis zu 15 Kohlenstoffatomen steht.

Das Anion des gewünschten quartären Ammoniumsalzes kann durch irgendeine Carbonsäure gestellt werden. So erhält man die Verbindungen der allgemeinen Formel mit Fettsäuren mit kurzer bis langer Kette mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen. Besonders bevorzugte Säuren sind Ameisensäure, Essigsäure, Hexansäure sowie die geradkettigen oder verzweigten Heptansäuren, Octansäuren, Decansäuren und Hexadecansäuren und Neonsäuren, wie 3,3-Dimethyl-butansäure.

Bei dem üblichen Verfahren zur Herstellung der gewünschten Hydroxyalkylammoniumverbindungen vermischt man äquivalente Mengen eines tertiären Amins, einer Carbonsäure und eines Alkylenoxids, was man vorzugsweise in einem geeigneten Lösungsmittel, wie Dipropylenglykol, durchführt. Die Reaktion wird bei einer Temperatur im Bereich von 25 bis 60°C und bei etwa Atmosphärendruck durchgeführt, obwohl man gewünschtenfalls auch bei höheren Drücken arbeiten kann, beispielsweise bei Drücken von bis zu 35 Atmosphären. Die folgenden Herstellungsbeispiele verdeutlichen eine typische Herstellungsweise.

Herstellungsbeispiel 1

Man beschickt einen mit einem Rührer, einem Rückflußkühler und einem Tropftrichter ausgerüsteten Kolben mit 232 g Dipropylenglykol und 90 g Eisessig. In diese Mischung leitet man Triäthylamin ein, bis sich eine Gewichtszunahme von 87 g feststellen läßt. Dann gibt man langsam unter Rühren bei 25°C 87 g Propylenoxid zu. Nach Beendigung der Propylenoxidzugabe rührt man die Mischung bei Raumtemperatur über Nacht und zieht dann im Vakuum während 6 Stunden bei 45°C die nichtumgesetzten flüchtigen Materialien ab. Es bleibt ein Rückstand mit einem Gewicht von 484 g zurück.

Die Titration des Rückstandes zeigt, daß 50,4 Gew.-% des quartären Amins erhalten worden sind, während theoretisch 52,4 Gew.-% möglich sind. Das kernmagnetische Resonanzspektrum zeigt, daß dieses Produkt 45,5 Mol-% quartäres Amin und 53,5 Mol-% Dipropylenglykol enthält.

Herstellungsbeispiele 2 bis 3 und Vergleichssubstanz I

Unter Anwendung der bei Herstellungsbeispiel 1 beschriebenen Verfahrensweise bereitet man weitere Verbindungen. Die hierfür eingesetzten Reaktionsteilnehmer und Lösungsmittel sind ebenso wie die erhaltenen Ausbeuten in der Tabelle I zusammengestellt.

Tabelle I

Herstellungsbeispiel 4

In einem Kolben, der etwa 1 Mol (144 g) 2-Äthylenhexansäure enthält, leitet man Trimethylamin ein, bis eine solche Gewichtszunahme erreicht ist, die 1 Mol des Amins entspricht (60 g). Dann versetzt man die Mischung mit etwa 1 Mol (58 g) Propylenoxid und rührt während 18 Stunden. Die erhaltene klare und viskose Flüssigkeit wird über das kernmagnetische Resonanzspektrum (NMR) analysiert, wobei sich zeigt, daß sie im wesentlichen aus Trimethyl-N-2-hydroxypropyl-ammonium-2-äthylhexanoat der folgenden Formel besteht.

Weitere erfindungsgemäß geeignete, nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellte quartäre Hydroxyalkylammoniumverbindungen entsprechen den folgenden Formeln:

Es versteht sich, daß die vorstehend angegebenen Verbindungen lediglich bevorzugte repräsentative Vertreter der großen Vielzahl von quartären Hydroxyalkylammoniumcarboxylaten darstellen, die hergestellt und für das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden können. Man kann irgendeines der in den Herstellungsbeispielen angegebenen tertiären Amine mit einem Alkylenoxid und irgendeiner substituierten oder unsubstituierten Carbonsäure der genannten Art zusetzen, so daß man Verbindungen der allgemeinen Formeln enthält, die als Katalysatoren für die Umsetzung von organischen Polyisocyanaten zur Herstellung von Polyurethanen und Polyisocyanaten geeignet sind.

Bei den genannten Reaktionen kann man irgendwelche Lösungsmittel einsetzen, wie Wasser, Alkohole oder Glykole.

Die genannten quartären Hydroxyalkylammoniumcarboxylate können erfindungsgemäß als Katalysatoren für Reaktionen von organischen Isocyanaten verwendet werden, beispielsweise bei der Herstellung von Polyurethanen und Polyisocyanuraten. Diese quartären Verbindungen können als solche oder als ergänzende Katalysatoren zusammen mit Alkalimetallsalzen von Carbonsäuren oder Kohlensäure oder mit Alkalimetallsalzen von Thiocarbonaten und Kronenäthern eingesetzt werden. Sie können auch als Cokatalysatoren zusammen mit den gut bekannten tertiären Aminen eingesetzt werden, die sich für die Reaktion von Isocyanaten als aktiv erwiesen haben, wie beispielsweise Triäthylendiamin, N-Äthylmorpholin, Hexahydrotriazine, 2,4,6-Tris-(dimethylaminomethyl)- phenol, tertiäre Alkanolamine und deren Salze mit Säuren. Die erfindungsgemäß verwendeten quartären Verbindungen können auch als Cokatalysatoren zusammen mit metallorganischen Katalysatoren, wie den von Zinn, Antimon oder Blei abgeleiteten, und mit den bekannten Phosphinkatalysatoren verwendet werden.

Die folgenden Beispiele verdeutlichen die Wirkung der quartären Hydroxyalkylammoniumcarboxylate auf die Trimerisation von Isocyanaten.

Beispiel 1

Man versetzt 20 Gewichtsteile Phenylisocyanat mit 0,3 Teilen der Verbindung von Herstellungsbeispiel 4. Beim Schütteln der Mischung kommt die Reaktion augenblicklich in Gang, wobei man eine verfestigte Masse erhält. Die feste Masse wird mit Toluol gewaschen und dann gewogen, wobei sich zeigt, daß eine Ausbeute erzielt worden ist, die etwa 93,6% des Gesamtgewichts der eingesetzten Reaktionsteilnehmer entspricht. Der Schmelzpunkt des Materials beträgt 285°C (Literaturschmelzpunkt von Triphenylisocyanurat=284°C). Das Infrarotspektrum des Produkts, das mit Hilfe eines Kaliumbromid-Preßlings aufgenommen wurde, zeigt die unverwechselbaren Isocyanurat-Banden bei 1410 bis 1420 cm^-¹ und bei 1680 bis 1700 cm^-¹.

Beispiele 2-4

Die folgenden Beispiele 2-4 verdeutlichen die katalytische Wirkung von verschiedenen quartären Hydroxyalkylammoniumcarboxylaten bei mehreren Ansätzen, bei denen eine typische Isocyanuratrezeptur zur Herstellung von geschäumten Harzen eingesetzt wird.

Aus den folgenden Bestandteilen bereitet man eine Polyisocyanurat- Vormischung:

4,4′-Methylen-bis-(phenylisocyanat), Funktionalität etwa 2,7; 31,5 Gew.-% NCO100 Polyol auf der Grundlage von Saccharose und Propylenoxid,
Äquivalentgewicht etwa 160, Molekulargewicht 700 bis 900 20 Monofluortrichloräthan 20 Oberflächenaktives Silicon (enthaltend Polysiloxanpolyoxyalkylen- Blockcopolymere,
US-PS 28 34 748 und 29 17 480) 1,5 Katalysator 1,5

Man vermischt den Katalysator mit den anderen Bestandteilen und rührt die Mischung schnell während 10 Sekunden, füllt sie dann in eine Wanne ausreichender Größe ein und bestimmt für jeden der angewandten Katalysatoren die Gelzeit und die Steigzeit. Die erhaltenen Ergebnisse und die verwendeten Katalysatoren sind in der folgenden Tabelle II zusammengestellt.

Tabelle II

Gewisse der erfindungsgemäß verwendeten quartären Hydroxyalkylammoniumverbindungen können als Katalysatoren mit verzögerter Wirkung für die Herstellung von geschäumten Polyurethanen und Polyisocyanuraten verwendet werden. Dieser Sachverhalt ergibt sich aus dem Beispiel 5.

Beispiel 5

Man verwendet die in Beispiel 2 beschriebene Rezeptur und setzt als Katalysator 2 Gewichtsteile N,N-Dimethyl-N-hydroxyäthyl- N-2-hydroxypropyl-ammoniumglykolat ein. Es läßt sich keine Schäumwirkung erkennen. Man bereitet die gleiche Vormischung und führt sie während 5 Minuten in einen auf 121,1°C erhitzten Ofen ein, wobei man einen guten Schaum erhält.

Beispiel 6

Die erfindungsgemäß verwendeten Katalysatoren können auch in Standardrezepturen für steife und flexible Polyurethanschäume verwendet werden. Beispiel hierfür sind im folgenden angegeben.

Gewichtsteile

Mischung aus einem Propylenoxid/Propanol-Derivat von Saccharose und einem
Alkylenoxidderivat von Äthylendiamin mit einem Molekulargewicht von etwa 800,
vgl. US-PS 31 53 002109 oberflächenaktives Silicon (enthaltend Polysiloxanpolyoxyalkylen- Blockpolymere;
vgl. US-PS 28 34 748 und 29 17 480 1,5 undestilliertes Toluylendiisocyanat in Form einer dunklen, bräunlichen
Flüssigkeit mit einem NCO-Gehalt von 38,75 bis 39,75 Gew.-%, einem Amin-
äquivalent von 105,5 bis 108 und einer Viskosität bei 25°C von 15 bis 75 mPa · s105 Trichlorfluormethan 47 Katalysator 1,0

Beispiel 7

Die in diesem Beispiel angegebene Rezeptur stellt ein Beispiel für einen flexiblen Polyurethanschaum dar, der nach dem Einstufenverfahren hergestellt wird.

Gewichtsteile

Propylenoxidaddukt von Glycerin (OHZ = 56, MG = 3000)100 oberflächenaktives Polyalkylenoxid-Polysiloxan 1,2 Wasser 3,6 Zinn(II)-octoat 0,25 Mischung aus Toluylen-2,4- und Toluylen-2,6-diisocyanat, (80/20 45,5 quartäre Hydroxyalkylammoniumverbindung 0,5

Beispiele 8 bis 10 und Vergleichsversuch I

Die folgende Polyisocyanurat-Rezeptur wird zur Bewertung der in der Tabelle III angegebenen Katalysatoren eingesetzt.
Bestandteil AGewichtsteile

Polyol auf der Grundlage von Saccharose und Propylenoxid mit einen
Äquivalentgewicht von etwa 160 und einem Molekulargewicht von 700 bis 900 24,0 Treibmittel 25,0 Oberflächenaktives Silicon (das Polysiloxanpolyoxyalkylen- Blockcopolymere
enthält, vgl. US-PS 28 34 748 und 29 17 480) 1,5 2-[(Trisdichlorpropyl)-phosphat] 10,0

Bestandteil B

4,4′-Methylen-bis-(phenylisocyanat), Funktionalität etwa 2,7; 31,5% Gew.-% NCO100,0

Man wiegt 121,0 g des Bestandteils A in einen Behälter mit einem Fassungsvermögen von etwa 1 l ein, gibt dann 1,5 bis 3,0 g des Katalysators zu und rührt die Mischung während 5 Sekunden mit einem Hochgeschwindigkeitsmischer. Die gerührte Mischung versetzt man dann mit 200 g des Bestandteils B, rührt die Mischung erneut während etwa 10 Sekunden mechanisch und gießt sie dann in einen Behälter mit einem Fassungsvermögen von 3,79 l.

Dann werden die Cremezeit, die Initiationszeit, die Faden-Gelzeit, die Zeit bis zum Zeitpunkt der Klebfreiheit (Klebfreizeit) und die Steigzeit ermittelt. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle III zusammengestellt.

Tabelle III

Beispiele 11-12 und Vergleichsversuch II

Es werden die Wirkungen von verschiedenen Katalysatoren auf die Herstellung von starren Polyurethanschäumen untersucht, wobei die folgende Rezeptur verwendet wird:

Bestandteil AGewichtsteile

a) chloriertes Polyol für starre Schäume (enthaltend 47 Gew.-% chemisch
  gebundenes Chlor, Hydroxylzahl: 365±10; Säurezahl: 0,8;
  Viskosität bei 25°C: 100 000 mPa · s; Dichte: 1,5 g/cm³)107,5 b) hochreaktives Aminpolyol (Hydroxylzahl: 600±10; pH-Wert 11,5±1;
  Wassergehalt: 0,1 Gew.-%) 20,0 Monofluortrichloräthan 30,0 c) Zellstabilisator (Brookfield-Viskosität bei 23,3 °C: 2000 mPa · s;
  Dichte: 1,036 g/cm³; Stockpunkt: unterhalb 0°C)  1,5 d) Dialyklzinnmercaptid (Dichte: 1,19 g/m³, Viskosität bei 23,85°C : 50 mPa · s)  0,2   Katalysatorin der angegebenen Menge

Bestandteil B

4,4′-Methylen-bis-(phenylisocyanat) (Funktionalität: etwa 2,7; 31,5 Gew.-% NCO)123,0

Nach dem üblichen einstufigen Verfahren bereitet man Schäume. Die eingesetzten Katalysatoren, die verwendeten Mengenverhältnisse und die erzielten Ergebnisse sind in der Tabelle IV zusammengestellt. Die Schäume wurden auch hinsichtlich ihrer Bröckeligkeit und ihrer Dichte untersucht. Die hierbei erhaltenen Ergebnisse sowie die Ergebnisse eines Kontrollversuches unter Anwendung eines typischen tertiären Aminkatalysators sind ebenfalls in der Tabelle IV zusammengestellt.

Tabelle IV

Beispiel 13

Eine den in Beispiel 11 beschriebenen Bestandteil A enthaltende Rezeptur, die als Katalysator Trimethyl-N-2-hydroxypropylammonium- 2-ähtylhexanoat umfaßt, wird gelagert und periodisch untersucht, um die Beibehaltung der Aktivität festzustellen. Wie aus den in der Tabelle V angegebenen Ergebnissen zu ersehen ist, zeigt dieser Katalysator bei einer Alterungszeit von bis zu 70 Tagen keinen oder nur einen geringen Aktivitätsverlust.

Tabelle V

Die erfindungsgemäß verwendeten Katalysatoren sind mit jenen Bestandteilen verträglich, die im allgemeinen in Vormischungen und Rezepturen für Polyisocyanurat- und Polyurethanpolyisocyanuratschäume verwendet werden, wie Flammschutzmitteln, Treibmitteln, Pigmenten und Füllstoffen. Wegen des oberflächenaktiven Verhaltens dieser Katalysatoren und der verminderten Viskosität der sie enthaltenden Rezepturen wird die Notwendigkeit des Einsatzes von Lösungsmitteln oder Weichmachern auf ein Minimum gebracht oder beseitigt, so daß sich vielfältigere Verarbeitungsmöglichkeiten ergeben.

Die erfindungsgemäß verwendbaren Katalysatoren können zur Förderung der Trimerisation von aromatischen Polyisocyanaten, wie Toluylendiisocyanat, 4,4′-Methylen-bis-(phenylisocyanat) und polymeren Isocyanaten verwendet werden. Sie können auch zur Trimerisation cycloaliphatischen Polyisocyanaten, wie Isophosphorondiisocyanat, Hexamethylendiisocyanat und Methylen-bis-(cyclohexylisocyanat) sowie zur Trimerisation von Aralkylisocyanaten, wie Xylendiisocyanat und Acyl- und Sulfonyl-Isocyanaten eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäß verwendbaren Katalysatoren können auch zur Trimerisation der endständige Isocyanatgruppen aufweisenden Prepolymeren eingesetzt werden. Sie sind besonders gut geeignet für die Trimerisation von Polyisocyanaten in Gegenwart von verschiedenartigen Diolen, Triolen und anderen Polyolen mit einem breiten Bereich von Molekulargewichten und Hydroxylgruppengehalten, einschließlich der typischen Polyole auf der Grundlage von Polyäthern und Polyestern und der Aminopolyole, die zur Herstellung von Polyurethanen und Polyisocyanuraten eingesetzt werden.

Die Konzentration der Katalysatoren in den Polyurethanrezepturen für die Herstellung von Polyisocyanuratpolyurethanen und -schäumen kann im Bereich von 0,2 bis 2 Gewichtsteilen pro 100 Teile des Polyols und vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 1,5 Teilen pro 100 Teile des Polyols liegen. Für die Herstellung von Triphenylisocyanurat und anderen trimerisierten carbocyclischen Isocyanaten kann der Katalysator in einer Menge im Bereich von 1 bis 2 Teilen pro 100 Teile des Isocyanats eingesetzt werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Polyurethanen und Polyisocyanuraten, die gegebenenfalls geschäumt sind, durch Umsetzung von organischen Isocyanaten, gegebenenfalls unter Mitverwendung von Polyolen mit einem hohen Molekulargewicht, in Gegenwart einer katalytischen Menge einer quartären Hydroxyalkylammoniumverbindung, dadurch gekennzeichnet, daß man als quartäre Hydroxyalkylammoniumverbindung eine solche der allgemeinen Formel verwendet, in derR₁, R₂ und R₃unabhängig voneinander Alkylgruppen oder Hydroxyalkylgruppen mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen oder R₁, R₂ und R₃gemeinsam einen Chinuclidinrest, einen N- Methylmorpholinrest oder einen N-Äthylmorpholinrest, R₄ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 15 Kohlenstoffatomen oder eine Hydroxyalkylgruppe mit 1 bis 9 Kohlenstoffatomen und Yein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomenbedeuten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als quartäre Hydroxyalkylammoniumverbindung eine solche der allgemeinen Formel einsetzt, in derR₁, R₂ und R₃die in Anspruch 1 angegebenen Bedeutungen besitzen und Yein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen bedeutet.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennnzeichnet, daß man als quartäre Ammoniumverbindung ein 2-Hydroxypropyl-trimethylammoniumsalz einer aliphatischen Carbonsäure mit insgesamt bis zu 10 Kohlenstoffatomen einsetzt.