DE1113810B - Verfahren zur Herstellung von Urethangruppen enthaltenden Schaumstoffen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

F30979IVb/39b

ANMELDETAG: 12. APRIL 1960

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 14. SEPTEMBER 1961

Die Herstellung von Urethangruppen enthaltenden Schaumstoffen aus Polyhydroxy-Verbindungen, Polyisocyanaten und Wasser ist bekannt. Man hat als Polyhydroxy-Verbindung auch bereits Rizinusöl oder modifizierte, d. h. umgeesterte, hydrierte oder epoxydierte Rizinusöle verwendet (Journ. Am. Oil Chemists Soc, 36 [1959], S. 16 bis 20). Dabei ist es jedoch notwendig, nach dem Zweistufenverfahren über Voraddukte zu arbeiten, während man bei Verwendung von Polyestern oder Polyäthern bevorzugt den Schaumstoff im Einstufenverfahren herstellt. Versucht man, solche auf Rizinusölbasis zu erhalten, so neigen diese sehr stark zum Schrumpfen. Darüber hinaus zeigen harte Schaumstoffe auf Rizinusölbasis, auch wenn sie nach dem Zweistufenverfahren hergestellt sind, nur eine geringe Wärmebiegefestigkeit.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Urethangruppen enthaltenden Schaumstoffen aus Rizinusöl, Polyisocyanaten und Wasser und/oder Treibmitteln, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Gemisch aus Rizinusöl und linearen und/oder verzweigten Polyäthern, welches mehr als 50 Gewichtsprozent Rizinusöl enthält, einstufig verschäumt wird.

Nach diesem neuen Verfahren ist es möglich, auch auf Rizinusölbasis Schaumstoffe im Einstufenverfahren ohne Gefahr einer Schrumpfung herzustellen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß zu verwendenden Mischungen besteht darin, daß sie sich auf den bekannten, für die Herstellung von Schaumstoffen benutzten Mischvorrichtungen sehr gut verarbeiten lassen, während es sich herausgestellt hat, daß Mischungen aus Rizinusöl und Polyestern miteinander unverträglich sind.

Als Polyäther kommen die bekannten Polymerisationsprodukte des Äthylenoxyds, Propylenoxyds und Tetrahydrofurans ebenso in Frage wie deren Mischpolymerisate oder Anlagerungsprodukte der Alkylenoxyde, gegebenenfalls auch stufenweise oder in Mischung, an zwei- oder mehrwertige Alkohole und/oder Amine. Die Polyäther sollen einen Hydroxylgruppengehalt von etwa 1 bis 30 % und ein Molekulargewicht von etwa 200 bis 5000 aufweisen. Zur Herstellung von weichen Schaumstoffen bevorzugt man solche mit einem Hydroxylgruppengehalt von 1 bis 3 % und einem Molekulargewicht von 2000 bis 5000, für die Herstellung von harten Schaumstoffen solche mit einem Hydroxylgruppengehalt von 20 bis 25% und einem Molekulargewicht von 200 bis 1000.

Nach einer besonderen Ausführungsform bevorzugt man, insbesondere zur Herstellung von harten Schaumstoffen, die Verwendung von Anlagerungs-

Verfahren zur Herstellung

von Urethangruppen enthaltenden

Schaumstoffen

Anmelder:

Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft,
Leverkusen-Bayerwerk

Dr. Manfred Dahm, Leverkusen,
ist als Erfinder genannt worden

produkten von Alkylenoxyden, wie Äthylenoxyd oder Propylenoxyd, an mehrwertige aliphatische Amine,

wie insbesondere Äthylendiamin und Diäthylentriamin, als Polyäther-Komponente.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens genügen bereits Mengen von 5 Gewichtsprozent an Polyäther als Zusatz zum Rizinusöl. Die besten Resultate werden mit 10 bis 30 Gewichtsprozent erhalten, wobei man indessen auch bis zu 49 Gewichtsprozent gehen kann.

An Polyisocyanaten seien beispielhaft genannt Hexamethylen-diisocyanat, 2,4- und 2,6-Toluylen-diisocyanat, p-Phenylen-diisocyanat, Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat, l-Äthoxy-2,4-diisocyanat und die Xylylendiisocyanate.

Die Herstellung des Schaumstoffes erfolgt im übrigen nach den an sich bekannten Verfahren durch einfaches, schnelles und gründliches Zusammenmischen der Komponenten in Gegenwart von Treibmitteln, wie Wasser, oder leichtflüchtigen Lösungsmitteln, wie Halogenalkanen, sowie in Gegenwart von Aktivatoren, wie tertAminen, Emulgatoren, Stabilisatoren und anderen gebräuchlichen Hilfsstoffen.

Die auf diese Weise hergestellten Schaumstoffe besitzen mit ansteigendem Anteil an Rizinusöl eine sich erhöhende Tragfähigkeit, wobei jedoch bei den verschiedenen Mischungsverhältnissen von Rizinusöl und Polyäther eine gute bleibende Verformung erhalten bleibt. Insbesondere die harten Schaumstoffe besitzen bei guter Druckfestigkeit eine sehr hohe Wärmebiegefestigkeit und zeigen nach der Wasserlagerung nur eine geringe Wasseraufnahme. Durch Variation der Isocyanatmengen hat man es bei weichen

109 688/222

3 4

Schaumstoffen zusätzlich zur möglichen Variation des von 0,3 cmkg/cm² und eine hohe Wärmebiegefestigkeit

Rizinusöl-Polyäther-Verhältnisses in der Hand, die von 166° C. Die Wasseraufnahme beträgt nach

Stauchhärten der Endprodukte in den weitesten 24stündiger Lagerung unter Wasser 1,5 Volumprozent.

Grenzen beliebig zu variieren. Nach dem Kochen mit Wasser sind keine Schrump-

_ . . , , 5 fungen festzustellen.
Beispiel 1

100 Teile eines Gemisches aus 60 Teilen Rizinusöl Beispiel 4
und 40 Teilen eines verzweigten Polypropylenglykols 100 Teile eines Gemisches aus 80 Teilen Rizinusöl {1,7%OH-Gruppen) werden mit 1,3 Teilen eines und 20 Teilen propoxyliertem Äthylendianiin (21% Aktivatorgemisches aus 0,2 Gewichtsteilen Endo- io O Η-Gruppen) werden mit 9,0 Teilen eines Aktivatoräthylenpiperazin, 0,1 Gewichtsteilen Dibutyl-zinndi- gemisches aus 2,0 Gewichtsteilen N-Methyl-N'-dilaurat und 1,0 Gewichtsteilen eines Organopoly- methylaminoäthyl-piperazin, 0,5 Gewichtsteilen Disiloxan-Polyalkylenglykoläthers homogenisiert und zur butyl-zinndilaurat, 0,5 Teilen eines wasserlöslichen Injektionsmischkammer einer Verdüsungsapparatur Organopolysiloxan-Polyalkylenglykoläthersund6,0 Gegeführt, wo die Injektion von jeweils 2,9 Gewichts- 15 wichtsteilenNatriumrizinusölsulfat(Wassergehalt50%) teilen Wasser und 49,7 Gewichtsteilen Toluylen- und mit 170 Gewichtsteilen Diphenylmethan-4,4'-didiisocyanat erfolgt. isocyanat vermischt. Der aus dem flüssigen Reaktions-

Nach Verlassen des Mischraumes wird das flüssige gemisch entstehende Schaumstoff besitzt eine Wärmeaufschäumende Gemisch in Formen gefüllt. Der ent- biegefestigkeit von 144° C, ein Raumgewicht von stehende Schaumstoff hat ein Raumgewicht von 20 50 kg/m³, eine Druckfestigkeit von 2,5 kg/cm² und 37 kg/m³, eine Zugfestigkeit von 1,0 kg/cm², eine eine Schlagzähigkeit von 0,6 cmkg/cm².
Bruchdehnung von 150 %> eine Stauchhärte (bei Die Wasseraufnahme beträgt nach 24stündiger 40%igem Zusammendrücken) von 50 g/cm², eine Lagerung unter Wasser 0,5 %·
Stoßelastizität von 26% und einen Druckverformungs- _p . . , ,
rest (bleibende Verformung) nach 22 Stunden bei 70° C 25 Beispiels
von 10%. 100 Teile eines Gemisches aus 90 Teilen Rizinusöl

Der Schaumstoff zeigt nach 5tägiger Alterung bei und 10 Teilen propoxyliertem Äthylendiamin (21 % 90⁰C und 95- bis 100%iger relativer Feuchtigkeit keine OH-Gruppen) werden mit 9,0 Teilen des Aktivator-Veränderung der Zugfestigkeit und der Elastizität, eine gemisches aus Beispiel 4 und mit 150 Gewichtsteilen Zunahme der Bruchdehnung von 13% ^un(i eine 3o Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat vermischt. Der aus Abnahme der Stauchhärte von 20%, während der dem flüssigen Reaktionsgemisch entstehende Schaum-Druckverformungsrest auf 8% absinkt. stoff besitzt ein Raumgewicht von 63 kg/m³, eine Druck-

festigkeit von 3,5 kg/cm², eine Schlagzähigkeit von

Beispiel 2 0,8 cmkg/cm² und eine Wärmebiegefestigkeit von

100 Teile eines Gemisches aus 60 Teilen Rizinusöl 35 170° C. Die Wasseraufnahme beträgt nach 24stündiger und 40 Teilen des Polypropylenglykols aus Beispiel 1 Lagerung unter Wasser 1,0%.
werden mit 2,6 Teilen eines Aktivatorgemisches aus _ . . . ,
0,3 Gewichtsteilen Endoäthylenpiperazin, 0,2 Ge- Beispiel b
wichtsteilen N-Methyl-N'- dimethylaminoäthyl-piper- 100 Teile eines Gemisches aus 80 Teilen Rizinusöl azin, 0,6 Gewichtsteilen Zinn(II)-octoat, 1,5 Ge- 40 und 20 Teilen Polypropylenglykol (OH-Zahl 56) wichtsteilen eines Organopolysiloxan-Polyalkylengly- werden mit 2,05 Teilen eines Aktivatorgemisches aus koläthers homogenisiert und zur Injektionsmisch- 0,3 Gewichtsteilen Endoäthylenpiperazin, 0,2 Gekammer einer Verdüsungsapparatur geführt, wo die wichtsteilenN-Methyl-N'-dimethylaminoäthyl-piper-Injektion von jeweils 2,9 Gewichtsteilen Wasser und azin, 0,05 Gewichtsteilen Dibutyl-zinndilaurat und 51,5 Gewichtsteilen Toluylen-diisocyanat erfolgt. Der 45 1,5 Gewichtsteilen eines Organopolysiloxan-Polyalkynach Einfüllen des flüssigen Reaktionsgemisches in lenäthers und mit 2,7 Gewichtsteilen Wasser und Formen entstehende Schaumstoff hat ein Raumgewicht 51,3 Gewichtsteilen Toluylen-diisocyanat vermischt, von 34 kg/m³, eine Zugfestigkeit von 1,0 kg/cm², eine Der aus dem flüssigen Reaktionsgemisch entstehende Bruchdehnung von 100 %> eine Stauchhärte (bei Schaumstoff hat ein Raumgewicht von 37 kg/m³, eine 40%igem Zusammendrücken) von 71 g/cm², eine Stoß- 5° Zugfestigkeit von 1,3 kg/cm², eine Bruchdehnung von elastizität von 27% und einen Druckverformungsrest 170%) eine Stauchhärte (bei 40%igern Zusammen-(bleibende Verformung) nach 22 Stunden bei 70° C drücken) von 46 g/cm², eine Stoßelastizität von 22% von 8%. und einen Druckverformungsrest (bleibende VerBeispiel 3 formung) nach 22 Stunden bei 70°C von 12%.

100 Teile eines Gemisches aus 70 Teilen Rizinusöl Beispiel 7
und 30 Teilen propoxyliertem Äthylendiamin (21 % 100 Teile eines Gemisches aus 90 Teilen Rizinusöl OH-Gruppen) werden mit 10,5 Teilen eines Aktivator- und 10 Teilen Polypropylenglykol (OH-Zahl 56) gemisches aus 2,0 Gewichtsteilen N-Methyl-N'-di- werden mit 2,075 Teilen eines Aktivatorgemisches aus methylaminoäthyl-piperazin, 0,5 Gewichtsteilen eines 60 0,3 Gewichtsteilen Endoäthylenpiperazin, 0,2 Gewasserlöslichen Organopolysiloxan-Polyalkylenglykol- wichtsteilen N- Methyl- N'-dimethylaminoäthyl-piperäthers und 8 Gewichtsteilen Natriumrizinusölsulfat azin, 0,075 Gewichtsteilen Dibutyl-zinndilaurat und (Wassergehalt 50%) und mit 180 Gewichtsteilen 1,5 Gewichtsteilen eines Organopolysiloxan-Polyalkyrohem flüssigem Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat ver- lenglykoläthers und mit 2,7 Gewichtsteilen Wasser mischt. 65 und 53,0 Gewichtsteilen Toluylen-diisocyanat ver-

Der aus dem flüssigen Reaktionsgemisch entstehende mischt.

Schaumstoff hat ein Raumgewicht von 39 kg/cm³, eine Der aus dem flüssigen Reaktionsgemisch entDruckfestigkeit von 1,5 kg/cm², eine Schlagzähigkeit stehende Schaumstoff hat ein Raumgewicht von

39 kg/m³, eine Zugfestigkeit von 1,1 kg/cm², eine Bruchdehnung von 115%, eine Stauchhärte (bei 40%igem Zusammendrücken) von 74 g/cm², eine Stoßelastizität von 18 % und einen Druckverformungsrest (bleibende Verformung) nach 22 Stunden bei 70°C von 13%.

Beispiel 8

100 Teile des Rizinusöl-Polyäther-Gemisches aus Beispiel 7 werden mit 2,1 Teilen eines Aktivatorgemisches aus 0,3 Gewichtsteilen Endoäthylenpiperazin, 0,2 Gewichtsteilen N-Methyl-N'-dimethylaminoäthyl-piperazin, 0,1 Gewichtsteilen Dibutylzinndilaurat, 1,5 Gewichtsteilen eines Organopolysiloxan-Polyalkylenglykoläthers und mit 2,7 Gewichtsteilen Wasser und 46,0 Gewichtsteilen Toluylendiisocyanat vermischt. Der aus dem flüssigen Reaktionsgemisch entstehende Schaumstoff hat ein Raumgewicht von 40 kg/m³, eine Zugfestigkeit von 1,4 kg/cm², eine Bruchdehnung von 180%> eine Stauchhärte (bei 40%igeni Zusammendrücken) von 42 g/cm², eine Stoßelastizität von 1 μ% ^und einen Druckverformungsrest (bleibende Verformung) nach 22 Stunden bei 70⁰C von 14%.

Beispiel 9

100 Teile eines Gemisches aus 80 Teilen Rizinusöl und 20 Teilen eines linearen Polypropylenglykols (1,7% OH) werden mit 2,6 Teilen des Aktivatorgemisches aus Beispiel 2 und mit 2,7 Gewichtsteilen Wasser und 53,5 Gewichtsteilen Toluylen-diisocyanat vermischt. Der aus dem flüssigen Reaktionsgemisch entstehende Schaumstoff hat ein Raumgewicht von 39 kg/m³, eine Zugfestigkeit von 1,6 kg/cm², eine Bruchdehnung von 130%, eine Stauchhärte (bei 40%igem Zusammendrücken) von 62 g/cm², eine Stoßelastizität von 23 % und einen Druckverformungsrest (bleibende Verformung) nach 22 Stunden bei 70° C von 17%.

Beispiel 10

100 Teile eines Gemisches aus 80 Teilen Rizinusöl und 20 Teilen eines propoxylierten Sorbits werden mit 1,4 Teilen eines Aktivatorgemisches aus 1,0 Gewichtsteilen N - Methyl- N' - dimethylaminoäthyl-piperazin, 0,3 Gewichtsteilen Dibutyl-zinndilaurat und 0,1 Gewichtsteilen eines wasserlöslichen Organopolysiloxan-Polyalkylenglykoläthers und mit 6,0 Gewichtsteilen Natriumrizinusölsulfat (Wassergehalt 50%) und 112 Gewichtsteilen Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat vermischt. Der aus dem flüssigen Reaktionsgemisch entstehende Schaumstoff besitzt eine Wärmebiegefestigkeit von 138⁰C, ein Raumgewicht von 44 kg/m³, eine Druckfestigkeit von 1,0 kg/cm² und eine Schlagzähigkeit von 0,8 cmkg/cm². Die Wasseraufnahme beträgt nach 24stündiger Lagerung unter Wasser 1,2 %·

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Urethangruppen enthaltenden Schaumstoffen aus Rizinusöl, Polyisocyanaten und Wasser und/oder weiteren Treibmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus Rizinusöl und linearen und/oder verzweigten Polyäthern, welches mehr als 50 Gewichtsprozent Rizinusöl enthält, einstufig verschäumt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Polyäther Anlagerungsprodukte von Alkylenoxyden an mehrwertige aliphatische Amine verwendet werden.

© 109 688/222 9.61