DE1670667C3 - Process for the trimerization of aromatic polyisocyanates - Google Patents
Process for the trimerization of aromatic polyisocyanatesInfo
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Description
Verfahren zur Trimerisierung aromatischer Polyisocyanate sind in großer Zahl bekannt. Als Katalysatoren für diese Trimerisicrungsreaktion sind neben stark basischen Verbindungen, wie den alkalisch wirkenden Metallsalzen organischer Säuren und tertiären Aminen, vor allem tertiäre Phosphine der aliphatischen und gemischt aliphatisch-aroniatischen Reihe geeignet.Process for the trimerization of aromatic polyisocyanates are known in large numbers. As catalysts for this Trimerisicrungsreaktion are in addition to strong basic compounds, such as the alkaline metal salts of organic acids and tertiary amines, especially suitable tertiary phosphines of the aliphatic and mixed aliphatic-aromatic series.
Die Phosphinkatalysatorcn erlauben zwar ein Arbeilen bevorzugt bei tiefen Temperaturen (etwa 50 C), wodurch die Herstellung nahezu farbloser Polymerisate möglich wird, zeigen jedoch folgende Nachteile:The phosphine catalysts allow working, preferably at low temperatures (about 50 C), whereby the production of almost colorless polymers is possible, but have the following disadvantages:
1. Ls sind relativ hohe Mengen des technisch empfindlichen und sorgfältig zu handhabenden Katalysators erforderlich, um den Polymerisationsvorgang in wirtschaftlichen Zeiträumen zu Ende zu führen, und diese hohe Katalysatormenge bleibt zusammen mit einer entsprechenden Menge Abstopper im Reaktionsansat/. 1. Ls are relatively large amounts of the technically sensitive and carefully handled catalyst required to complete the polymerization process in economical periods of time, and this high amount of catalyst remains together with a corresponding amount of stopper in the reaction mixture /.
2. Bei Verwendung von 2,4-Toluylendiisocyanal oder von Gemischen, die als I lauptkomponente 2,4-Toluylendiisocvanat enthalten, entstehen bei Temperaturen unter 100 C große Mengen fester Reaktionsprodukte, die /um Teil aus 3.3'-Diisocyanato-4,4'-dimethyldiphemluretdion, /um Teil aus Additionsverbindungen son Isoevanuratisocyanatcn mit überschüssigem ToIuylcndiisocyanat bestellen und als dicker, kaum rührbarcr Krisiallbrci die technische Handhabung der Reaktionsansät/e und die Wärmeübertragung so erschweren, daß die Verwendung geeigneter Lösungsmittel erforderlich wird. Lct/lcres macht wiederum den Linsatz höherer Katalysalormengen notwendig.2. When using 2,4-tolylene diisocyanal or of mixtures containing 2,4-toluene diisocyanate as the main component contain large amounts of solid reaction products at temperatures below 100 C, the / to part of 3.3'-diisocyanato-4,4'-dimethyldiphemluretdione, Partly from addition compounds such as isoevanurate cyanates with excess toluene diisocyanate order and as a thick, hardly stirrable Krisiallbrci the technical handling of the reaction mixture and make heat transfer so difficult that the use of suitable solvents is necessary will. Lct / lcres, in turn, makes the use of higher amounts of catalyst necessary.
3. Hei Verwendung \on aromatischen Polyisocyanaten, bei denen die Reaktionsfähigkeit der beiden Isocvanatgruppen gleich ist. war die Herstellung niedermolekularer Trimerisate, also mit nur einem oder wenigen Isocyanuratringcn. mit Hilfe von Phosphinen häufig sogar unmöglich. So verlangt beispielsweise das Verfahren der USA.-Patentschrift 2 801 244 die Verwendung von Diisocyanate^ in denen eine lsocyanatgruppe sterisch gehindert ist, und so bildet z. B. das4,4'-Diisocyanato-di-phenylmethan, welches NCO-Gruppen mit gleicher Reaktionsfähigkeit hat, bei der Behandlung von Phosphinkatalysaloren mit oder ohne3. The use of aromatic polyisocyanates in which the reactivity of the two isocvanate groups is equal to. was the production of low molecular weight trimers, i.e. with only one or few isocyanurate rings. often even impossible with the help of phosphines. So, for example the method of U.S. Patent 2,801,244 the use of diisocyanates ^ in which an isocyanate group is sterically hindered, and so forms z. B. 4,4'-diisocyanato-diphenylmethane, which contains NCO groups with the same reactivity in the treatment of phosphine catalysts with or without
ίο Lösungsmittel hochmolekulare Polymerisate mit Uretdionstruktur, die wegen ihrer schlechten Löslichkeil zur Weiterverarbeitung als Reaktionslack- oder Klebstoffkomponente ungeeignet sind.ίο Solvent high molecular weight polymers with uretdione structure, which because of their poor solubility wedge for further processing as a reactive lacquer or adhesive component are unsuitable.
Es wurde nun gefunden, daß man diese Nachteile der bekannten Trimerisationsverfahren aromatischer Polyisocyanate überwinden kann.It has now been found that these disadvantages of the known trimerization processes can be made more aromatic Can overcome polyisocyanates.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Trimerisierung aromatischer Polyisocyanate mil aliphatischen, araliphatischen und gemischt aliphatisch-aromatischen Phosphinen als Katalysator, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man bei der Trimerisierung aliphatische Isocyanate in derartiger Men3C mit verwendet, daß auf eine aromatische NCO-Gruppe mehr als 0,5 aliphatische NCO-Gruppen.The present invention therefore relates to a process for the trimerization of aromatic polyisocyanates with aliphatic, araliphatic and mixed aliphatic-aromatic phosphines as catalyst, which is characterized in that aliphatic isocyanates are used in the trimerization in such a way that an aromatic NCO group is used more than 0.5 aliphatic NCO groups.
bevorzugt mehr als eine aliphatische NCO-Gruppe, und bis zu 13 aliphatische NCO-Gruppen kommen und auf höchstens 120 C erhitzt. Die Reaktion wird, bevor der Reaktionsansat/ an aromatischen Isocyanaten zu stark verarmt, bei Erreichen eines bestimmten NCO-Gehalts durch Zugabe an sich bekannter Abstopper unterbrochen, und nicht umgesetzte Monomere werden abgetrennt.preferably more than one aliphatic NCO group, and up to 13 aliphatic NCO groups come and heated to a maximum of 120 C. The reaction will be before The reaction mixture / aromatic isocyanates are too depleted when a certain NCO content is reached interrupted by adding known stoppers, and unreacted monomers are severed.
Der Ausdruck »Trimerisierung« bedeutet hier durchgehend sowohl die Bildung nur eines Isocyanuratringes als auch, infoige der Polyfunktionaliiät der Isocyanate, die Bildung mehrerer Isocvanuratringe.The term "trimerization" here means throughout both the formation of only one isocyanurate ring as well as information about the polyfunctionality of the isocyanates, the formation of several isocvanurate rings.
Der Zusatz aliphatischcr Isocyanate bewirkt
1. eine starke Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit, die mehr als das Zehnfache der Reaktionsgeschwinciigkeit
erreichen kann, welche man unter gleichen Bedingungen bei rein aromatischen Polyisocyanaten
beobachtet. Diese Co-Katalyse ist deshalb besonders überraschend, weil aliphatische Mono- oder Polyisocyanate
allein nur sehr viel schwerer und mit hohen Phosphin-Konzentrationen trimerisicrbar oder polymerisierbar
sind. Durch Zusatz aliphatischer Isocyanate ist also eine Verlangsamung der Trimerisierungsreaktion
zu erwarten, die indessen erst beobachtet wird, wenn die Konzentration der aliphatischen Isocyanate
im Reaktionsansatz etwa das Vier- bis Fünffache der Konzentration der aromatischen Isocyanatgruppen
überschreitet. Die quantitativen Ergebnisse sind der graphischen Darstellung am Schluß zu entnehmen;
The addition of aliphatic isocyanates causes
1. A sharp increase in the rate of reaction, which can be more than ten times the rate of reaction which is observed under the same conditions with purely aromatic polyisocyanates. This co-catalysis is particularly surprising because aliphatic mono- or polyisocyanates alone are much more difficult to trim or polymerize with high phosphine concentrations. The addition of aliphatic isocyanates is therefore to be expected to slow down the trimerization reaction, which is only observed when the concentration of the aliphatic isocyanates in the reaction mixture exceeds about four to five times the concentration of the aromatic isocyanate groups. The quantitative results are shown in the graph at the end;
2. eine Unterdrückung der Bildung \on im Reaklionsansatz unlöslichen oder hochmolekularen Zwischen- oder Nebenprodukten. 4,4-Diisocyanatodiphenylmethan und andere aromatische Diisocyanate mit gleich reaktiven lsocyanatgruppen werden auf diese Weise einer Trimerisierung mit Phosphinkatalysatoren zugänglich.2. a suppression of the formation \ on in the reaction approach insoluble or high molecular weight intermediate or by-products. 4,4-diisocyanatodiphenyl methane and other aromatic diisocyanates with identically reactive isocyanate groups are based on this Way of a trimerization with phosphine catalysts accessible.
Zwar beschreibt die britische Patentschrift 856 372 bereits eine Mischtrimcrisalion aliphatischcr und aromatischer Isocyanate unter Verwendung von Phosphinkatalysatoren. Darin gelangen die Isocyanate jedoch stets in streng stöchiometrischen Mengen von 1 Mol aliplvitisches auf 2 Mol aromatisches lsoeyanat zum Linsal/.. Das Verhältnis von aliphatischen zu aroma-The British patent specification 856 372 already describes a mixed trimcrisalion aliphatic and aromatic Isocyanates using phosphine catalysts. However, the isocyanates get there always in strictly stoichiometric amounts of 1 mole of aliphatic isoeyanate to 2 moles of aromatic isoeyanate Linsal / .. The ratio of aliphatic to aromatic
tischen lsocyanatsiuppen wird demnach nie höher als 0,5 bemessen.table isocyanate groups is therefore never higher than 0.5 dimensioned.
Es erreicht jedoch, wie gefunden wurde, sowohl der cokatalytische Effekt des Aliphatt'nzusatzes als auch besonders die Möglichkeit, dadurch die Bildunc unerwünschter unlöslicher Zwisch n- und Nebenprodukte zu unterdrücken, ihre volle Wirksamkeit erst bei höhcrem Aliphatenanteil. Gerade die vom technischen Standpunkt bedeutsame Trimerisation von aromatischen Polyisocyanaten, die in der genannten Patentschrift nur in den Beispielen 6 und 7 vertreten ist, ist ohne Niederschlagsbildung und ohne die Verwendung geeigneter Lösungsmittel nur dann erfolgreich durclv zuführen, wenn das Verhältnis der aliphatischen zu den aromatischen Isocyanategruppn größer als 0,5, bevorzugt größer als 1 ist. Die Herstellung niedermolekularer Trimeiisate von aromatischen Diisocyanaten, deren Isocyanatgruppen wie beim 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat gleiche Reaktionsfähigkeit besitzen, ist nach dem Verfahren der britischen Patentschrift sogar unmöglich.However, as has been found, it achieves both the cocatalytic effect of the addition of aliphatic and especially the possibility of making the image undesirable To suppress insoluble intermediate and by-products, their full effectiveness only at higher aliphatic content. Precisely the trimerization of aromatic substances, which is important from a technical point of view Polyisocyanates, which is only represented in Examples 6 and 7 of the patent mentioned Without the formation of a precipitate and without the use of suitable solvents, this can only be carried out successfully feed when the ratio of the aliphatic to the aromatic isocyanate groups is greater than 0.5, preferably is greater than 1. The production of low molecular weight Trimeiisate of aromatic diisocyanates, their Isocyanate groups as in 4,4'-diphenylmethane diisocyanate have the same reactivity, is even according to the method of the British patent impossible.
Überraschenderweise bedeutet der Einsau größerer Anteile aliphatischer Isocyanate im Reaktionsansat? nicht, daß die Reaktionsprodukte des erlindungsgemäPen Verfahrens auch höhere Aliphatenanleilc eingebaut enthalten müssen.Surprisingly, does the incorporation of larger proportions of aliphatic isocyanates in the reaction mixture mean? not that the reaction products of the process according to the invention also incorporated higher aliphatic compounds must contain.
Die aliphatischen Isocyanatgruppen nehmen v-elinehr nur in untergeordnetem Maße an der Trimerisationsreaktion teil, solange man bei der Tr.merisation Temperaturen von 120 C nicht überschreitet und die Trimerisationsreaktion unterbricht, bevor die Reaktionsansätze an aromatischen Isocyanaten zu stark verarmt sind. Wenn man z. B. ein Reaktionsgemisch aus 67 Gewichtsprozent 1,6-Hexamethylendiisocyanat und 33 Gewichtsprozent 2,4-Toluylendiisocyanat - NCO-Verhältnis also etwa 2 — trimerisiert, bis der NCO-Weit der Reaktionsmischung von 49,3 auf 35" „ abgesunken ist, so enthält das Trimerisat etwa 40° 0 Aliphatenanteil, und der Aroniatenanteil im Monomerengemisch des Destillates oder Extraktes ist auf 10 bis 12°,0 verarmt (vgl. Beispiel 1). Bei der Trimerisierung von 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat soll das Verhältnis von aliphatischen zu aromatischen Isocyanatgruppen zweckmäßig sogar größer als 1,5 sein, wenn man rückstandslos lösliche Trimerisatc erhalten will. Bei einem NCO-Verhältnis von 2 wird 1,6-Hexamethylendiisocyanat nur zu etwa 28 °/0 eingebaut, wenn man die Reaktion bei einem NCO-Wert von 35° 0 unterbricht (vgl. Beispiel 2).The aliphatic isocyanate groups only take part in the trimerization reaction to a minor extent, as long as temperatures of 120 ° C. are not exceeded during the trimerization and the trimerization reaction is interrupted before the reaction batches are too depleted in aromatic isocyanates. If you z. B. a reaction mixture of 67 percent by weight 1,6-hexamethylene diisocyanate and 33 percent by weight 2,4-tolylene diisocyanate - NCO ratio so about 2 - trimerized until the NCO wide of the reaction mixture has dropped from 49.3 to 35 "" so contains the trimer about 40 ° 0 Aliphatenanteil and the Aroniatenanteil in the monomer mixture of the distillate or the extract is depleted to 10 to 12 °, 0 (see. example 1). in the trimerization of 4,4'-diphenylmethane diisocyanate which ratio is supposed to aromatic of aliphatic isocyanate be expedient even greater than 1.5, if one wishes to obtain residue-soluble Trimerisatc. at an NCO ratio of from 2 1,6-hexamethylene diisocyanate is incorporated only to about 28 ° / 0, when the reaction at an NCO-value is of 35 ° 0 interrupts (see example 2).
Mit zunehmendem Aliphatenanteil im Trimerisat ändert dieses naturgemäß seinen Charakter, und die daraus zu erhaltenen Fertigprodukte zeichnen sich durch wachsende Lichtechtheit und Flexibilität aus.With an increasing proportion of aliphatic in the trimer, this naturally changes its character, and the Finished products obtained therefrom are distinguished by increasing lightfastness and flexibility.
Als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren können alle aromatischen Polyisocyanate dienen. Zu nennen sind vor allem 2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat, 2,4'- und 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan sowie auch m- und p-Phenylendiisocyanat, l-Methoxyphenylen-2,4-diisocyanat,4,4'-Diisocyanatodiphenyl, 4,4'-Diisocyanatodiphenyläther, 4,4'-Diisocvanatodiphenylpropan-2,2, 1,5-Diisocyanatonaphthalin, 4,4',4"-Triisocyanatotriphenylmethan, Tris-(p-isocyanatophenyl)-thiophosphorsäurecster. All aromatic polyisocyanates can be used as starting material for the process according to the invention serve. Particularly noteworthy are 2,4- and 2,6-tolylene diisocyanate, 2,4'- and 4,4'-diisocyanatodiphenylmethane as well as m- and p-phenylene diisocyanate, l-methoxyphenylene-2,4-diisocyanate, 4,4'-diisocyanatodiphenyl, 4,4'-diisocyanatodiphenyl ether, 4,4'-diisocvanatodiphenylpropane-2,2, 1,5-diisocyanatonaphthalene, 4,4 ', 4 "-triisocyanatotriphenylmethane, tris- (p-isocyanatophenyl) -thiophosphoric acid ester.
Aliphatisch^ und araliphatische Isocyanate, die im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens die Trimerisierung katalysieren und im Reaktionsansatz in einer Menge enthalten sein müssen, daß das Verhältnis von aliphatischen zu aromatischen IsocyanatgruppenAliphatic ^ and araliphatic isocyanates, which in the context of the process according to the invention, the trimerization catalyze and must be included in the reaction mixture in an amount that the ratio of aliphatic to aromatic isocyanate groups
(NCO-Verhältms) den Wert von 0,5 überschreitet, sind z. B. Diisocyanate wie 1,4-TetraniethyIendüsocyanat, 1,6-Hexamethylendiisocyanat, 1,3- und 1,4-Xylylendiisocyanat sowie deren kernsubstitiiierte Homologe. Aliphatische Monoisocyanate verhalten sich gleichartig. Geeignet sind z. B.: Methylisocyanat, Butylisocyanat, f'»-Chlorhexylisocyanat oder auch langkettige Vertreter wie Stearyl- und OlcyIisocyanat sowie Araliphaten, z. B. Benzylisocyanat.(NCO ratio) exceeds the value of 0.5, are z. B. Diisocyanates such as 1,4-TetraniethyIendüsocyanat, 1,6-hexamethylene diisocyanate, 1,3- and 1,4-xylylene diisocyanate and their nuclear-substituted homologues. Aliphatic monoisocyanates behave in the same way. Suitable are e.g. E.g .: methyl isocyanate, Butyl isocyanate, f '»- chlorhexyl isocyanate or long-chain representatives such as stearyl and oil isocyanate as well Aralipaths, e.g. B. benzyl isocyanate.
Als Katalysatoren für das erfindungsgemäüe Verfahren sind nur aliphatische, araliphatische und gemischt aliphatisch-aromatische Phosphine geeignet, z.B. Triäthylphosphin, Tri-n-butylphosphin, D'methylhenzylphosphin, Dimethylphenylphosphin. Tribenzylphosphin. Zwei Alkylgruppen können auch zu einem Ring geschlossen sein, wie beim P-Butyl-phosphacyclopentan. Die Umsetzung läßt sich durch Zugabe an sich bekannter Abstopper jederzeit unterbrechen, so daß auch Reaktionsprocfukte unterschiedlicher Trimerisationsgrade erhalten werden können. Als Abstopper kommen vorzugsweise Alkylierungsmittcl. wie Dimethylsulfat, Methyljodid oder Toluolsulfonsäureeslcr und Acylierungsmittcl, wie Benzoylchlorid, Acetylchlorid, N-Phenyl-N-methvlcarbarnidsäurechlorid oder Chlorameisensäurecster in Frage. Zweckmäßig unterbricht man die Trimerisierung spätestens dann, wenn der NCO-Gehalt auf 50 bis 60" „ des Ausgangswertes abgesunken ist.As catalysts for the process according to the invention only aliphatic, araliphatic and mixed aliphatic-aromatic phosphines are suitable, e.g. Triethylphosphine, tri-n-butylphosphine, D'methylhenzylphosphine, Dimethylphenylphosphine. Tribenzylphosphine. Two alkyl groups can also become one Ring closed, as with P-butyl-phosphacyclopentane. The reaction can be interrupted at any time by adding stoppers known per se, see above that also reaction products of different degrees of trimerization can be obtained. Alkylating agents are preferably used as stoppers. how Dimethyl sulfate, methyl iodide or toluenesulfonic acid slcr and acylating agents such as benzoyl chloride, acetyl chloride, N-phenyl-N-methacrylic acid chloride or chloroformic acid ester in question. The trimerization is expediently interrupted at the latest when the NCO content is 50 to 60 "" des The initial value has decreased.
Nicnt umgesetzte Monomere können nach dem Abbruch der Reaktion unter schonenden Bedingungen entfernt werden. Das läßt sich durch Hochvakuumdestillation in geeigneten Verdampfern oder durch Extraktion mit geeigneten Lösungsmitteln erreichen, in denen nur die Monomeren, nicht jedoch die Trimeren löslich sind, 1. B. mit aliphatischen oder cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffen.Monomers that have not been converted can be removed under mild conditions after the reaction has been terminated. This can be achieved, in which only the monomers but not the trimers are soluble, 1. B., with aliphatic or cycloaliphatic hydrocarbons. By high vacuum distillation in suitable evaporators or by extraction with appropriate solvents
Die Wirksamkeit der Katalysatoren ist schon bei Temperaturen, die wenig über Zimmertemperatur liegen, erheblich.The effectiveness of the catalysts is already at temperatures a little above room temperature, considerable.
Die Reaktion läuft zwischen -20 und +15O0C ab, jedoch arbeitet man erfindungsgemäß bei Temperaturen bis zu 120° C, bevorzugt zwischen 40 und 120° C. Dadurch wird auch die bei höheren Temperaturen in Konkurrenz tretende Carbodiimidbildung vermieden, und man erhält weitgehend farblose Produkte.The reaction proceeds between -20 and + 15O 0 C., however according to the invention at temperatures up to 120 ° C, preferably between 40 and 120 ° C. As a result, the passing at higher temperatures in competition carbodiimide formation is avoided and there is obtained largely colorless products.
Die Katalysatormenge ist weitgehend von der Menge des als Cokatalysator zugesetzten aliphatischen Isocyanates abhängig. Im allgemeinen reichen Mengen von 0,001 bis 0,1 °/„. Arbeitet man unter optimalen Bedingungen, d. h. bei einem Isocyanatverhältnis von 1 bis 2, so genügen 0,01 bis 0,05%.The amount of catalyst depends largely on the amount of aliphatic isocyanate added as cocatalyst dependent. In general, amounts range from 0.001 to 0.1 percent. Do you work under optimal conditions? Conditions, d. H. with an isocyanate ratio of 1 to 2, 0.01 to 0.05% is sufficient.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird am zweckmäßigsten unter Ausschluß von Lösungsmitteln durchgeführt, was durch den Zusatz geeigneter Mengen aliphatischer Isocyanate und Wahl geeigneter Reaktionstemperaturen in jedem Falle möglich ist. Verwendet man zur Reaktion Lösungsmittel, so ist die Katalysatormenge zu erhöhen, und zwar desto stärker, je weniger polar das Lösungsmittel ist. Will man in Estern. Ketonen oder Chlorkohlenwasserstoffe!! lösliche niedermolekulare Verfahrensprodukte erhalten, so unterbricht man die Reaktion vorteilhaft, bevor alles monomere Isocyanat umgesetzt ist, und trennt dieses durch Extraktion mit den genannten Lösungsmitteln oder durch (DünnschichtJ-Destillation ab. Die abgetrennten Monomerengemische lassen sich durch Bestimmung ihres Brechungsindex bequem analysieren;The process according to the invention is most expediently carried out with the exclusion of solvents, what by adding suitable amounts of aliphatic isocyanates and choosing suitable reaction temperatures is possible in any case. If solvents are used for the reaction, this is the case To increase the amount of catalyst, the more so the less polar the solvent is. Do you want in Esters. Ketones or chlorinated hydrocarbons !! obtain soluble low molecular weight process products, the reaction is advantageously interrupted before all of the monomeric isocyanate has reacted and this is separated by extraction with the solvents mentioned or by (thin-layer distillation. The separated Monomer mixtures can be easily analyzed by determining their refractive index;
1 6701,670
diese vor allem an aromatischem Polyisocyanat ver- wird das nicht umgesetzte Monomcrengcmisch ab-this mainly based on aromatic polyisocyanate, the unreacted monomer mixture is separated
armtcn Gemische lassen sich nach entsprechender Er- destilliert.Armtcn mixtures can be distilled after appropriate earth.
gänzung der Monomeren als Ausgangsmaterial für Es werden 186 Gewichtsteile eines spröden hellgelbe:Addition of the monomers as starting material for 186 parts by weight of a brittle light yellow:
einen neuen Trimerisationsansatz verwenden. Harzes mit einem NCO-Werl son 19,8%, erhalten, da·use a new trimerization approach. Resin with an NCO value of 19.8%, obtained because
Ist der Anteil aliphatischcr isocyanate im Reak- 5 sieh mit Essigsäureäthylester in eine 67%,-l.ösung mii
tionsansatz kleiner, als dem NCO-Vcrhältnis von 0,5 einer Viskosität von 725 cP/20 überführen läßt. Al·
entspricht, so sind selbstverständlich ebenfalls Misch- Destillat werden 285 Gewichtsteile Monomerengetrinierisatc
zu erhalten. Jedoch muß man dabei mit den misch zurückerhalten, in dem durch refraklomctrischc
bereits angedeuteten Nachteilen rechnen, d.h. eine Analyse eine Anreicherung des 1,6-Hcxamcthylendihöhere
Katalysatormenge und die Bildung unlöslicher *° isocyanates bis auf 89%, festgestellt wurde. Der Ali-Nebenprodukte
sowie wesentlich geringere Ausbeuten phatenanteil im Trimeren beträgt etwa 40%,.
in Kauf nehmen: denn die TrimerisicrungsreaktionIf the proportion of aliphatic isocyanate in the reaction with ethyl acetate in a 67% solution is less than the NCO ratio of 0.5 allows a viscosity of 725 cP / 20 to be converted. Al · corresponds, of course, mixed distillate will also result in 285 parts by weight of monomer mixture. However, one has to get back with the mixture in which the disadvantages already indicated by refraction, ie an analysis of an enrichment of the 1,6-hydrogen chloride higher amount of catalyst and the formation of insoluble isocyanates up to 89%, was found. The Ali by-products and the much lower yields of the phate fraction in the trimer is about 40%.
accept: because the trimerization reaction
muB bereits zu einem sehr frühen Zeitpunkt unter- Beispiel 2
brachen, das Trimerisat abgetrennt und das alipha-must be given at a very early point in time - Example 2
broke, the trimer separated and the aliphatic
tische Isocyanal im Destillat oder Extrakt ergänzt 15 125 g frisch destilliertes reines 4,4'-Diisoc\anatodi-table isocyanal in the distillate or extract added 15 125 g freshly distilled pure 4,4'-diisocyanate
werdcn. Eine solche Arbeitsweise ist unzweckmäßig pheny!methan (Fp. 39.4') werden durch Zugabe \onwill. Such a procedure is unsuitable. Pheny! Methane (melting point 39.4 ') can be added by adding \ on
und unwirtschaftlich. 168 g UvHcxamcthylendiisocyanat und Erhitzen aufand uneconomical. 168 g UvHxamethylene diisocyanate and heating up
Die Verfahrensprodukte haben im allgemeinen 100 C gelöst und die Trimcrisierung durch Zugabe \on noch freie NCO-Gruppen, können jedoch auch so 0,15 g Tri-n-butylphosphin (0,051V0) eingeleitet. Nachweit trimerisiert sein, daß keine freien NCO-Gruppen *° dem der NCO-Gehalt der Rcaktionsmischuim in mehr vorhanden sind. Es sind nichtflüchtige Substan- 45 Minuten auf 35.3%, abgefallen ist, wird durch"Zuzcn. die bei Zimmertemperatur meist feste Harze, in gabe eines Gemisches aus'o.l g p-Toluolsulfonsäureselicnen Fällen viskose Flüssigkeiten bilden, die methylesier und 0,1 g Dimethylsulfat die Reaktion iinsich auch in der Kälte gut in einer Reihe organischer terbrochen und das" Reaktionsgemisch einer Dünn-Lösungsmittel lösen. Dazu können Ester^ wie Essig- 25 Schichtdestillation unterworfen. Aus 240 g Reaktionssäurcäthylester, Essigsäurebutylester und Äthylglykol- mischung werden 95 g eines spröden Harzes und 142 u ätheracetat, Ketone, wie Aceton, Methylethylketon Destillat" gewonnen. Die rcfraktometrische Analyse oder Cyclohexanon und Chlorkohlenwasserstoffe, wie des Destilfats zeigt, daß dieses bis auf einen Gehaltan Dichlormethan oder Chlorbcnzol, besonders gut ver- 22,50Z0 an 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan verarmt wendet werden. 3<> ist Das Harz enl|1alt demnach etwa 28%, 1,6-Hexa-The products of the process have generally dissolved 100 ° C. and the trimcrization by adding NCO groups that are still free, but 0.15 g of tri-n-butylphosphine (0.05 1 V 0 ) can also be initiated in this way. Be further trimerized so that no free NCO groups * ° the NCO content of the Rcaktionsmischuim are present. There are non-volatile substandard is 45 minutes to 35.3%, dropped, which usually is solid at room temperature resins in ga b e a mixture aus'o.lg is "Zuzcn. P-Toluolsulfonsäureselicnen cases form viscous liquids and methylesier 0, 1 g of dimethyl sulfate breaks the reaction well in the cold in a series of organic compounds and dissolves the reaction mixture in a thin solvent. For this purpose, esters such as vinegar can be subjected to layer distillation. From 240 g of ethyl acetate, butyl acetate and ethyl glycol mixture, 95 g of a brittle resin and 142 g of ether acetate, ketones, such as acetone, methyl ethyl ketone distillate, are obtained . are dichloromethane or Chlorbcnzol, particularly comparable 22.5 0 Z 0 of 4,4'-diisocyanatodiphenylmethane impoverished spent 3 <> The resin enl | 1old thus about 28%, 1,6-hexa-
Die reinen oder lösungsmittelhaltigen Formen der methylendiisocyanat, zeigt einen NCO-Wert von 18.9" „The pure or solvent-based forms of methylene diisocyanate have an NCO value of 18.9 ""
Verfahrensprodukte können auch in ihre »Abspal- und löst sich in Essigsäureäthylester zu einer viskosen,Process products can also in their "Abspal- an d soluble in ethyl acetate to a viscous,
tcrform\ d.h. in die Form ihrer Reaktionsprodukte klaren Lösung mit einem Feststoff gehalt von 75%'tcrform \ i.e. in the form of its reaction products a clear solution with a solids content of 75% '
mit Phenolen. Acetessigestern, Malonestern oder Di- Das IR-Spektrum weist starke Absorptionbanden beiwith phenols. Acetoacetic esters, malonic esters or di- The IR spectrum shows strong absorption bands
phenylaminabkömmlingen überführt werden. Diese 35 4,4.5,9.6.65 und 7.0 μ auf (schwächere Banden liegenphenylamine derivatives are transferred . These 35 4,4.5,9.6.65 and 7.0 μ on (weaker bands are
Abspalter verhalten sich bei hohen Temperaturen wie bei 3,4-5,7-6,25 und 7,3 μ) und beweist damit die fso-Cleavers behave at high temperatures as at 3.4-5.7-6.25 and 7.3 μ) and thus proves the fso-
die freien Isocyanate und können vorteilhaft immer cyanuratstruktur des Produktesthe free isocyanates and can advantageously always cyanurate structure of the product
dann eingesetzt werden, wenn in Reaktionsmischungen Bricht man die Reaktion im oben beschriebenen An-can be used if, in reaction mixtures, if the reaction is interrupted as described above
mit hydroxyl- oder aminogruppenhaltigen Verbindun- satz erst bei einem NCO-Wert von 31 0% ab so er-with a compound containing hydroxyl or amino groups only at an NCO value of 31 0% from
gen lange Standzeiten erwünscht sind und die eigent- 40 halt man aus 240 g der Reaktionsmischung bei derLong standing times are desired and the actual 40 is kept from 240 g of the reaction mixture at the
hche Vernetzungsreaktion bei erhöhten Temperaturen Dünnschichtdestillation 122 g Destillat das bis aufhigh crosslinking reaction at elevated temperatures thin film distillation 122 g of distillate up to
vorgenommen werden soll. Man kann die reinen oder i9o/o an 4,4'-Diphenylmethandiisocyanät verarmt ist.should be made. The pure or i 9 o / o can be depleted of 4,4'-diphenylmethane diisocyanate.
lösungsmittelhaltigen Formen der Reaktionsprodukte und 114 g Isocyanurat, welches einen NCO-Wert vonsolvent-containing forms of the reaction products and 114 g of isocyanurate, which has an NCO value of
auch mit geeigneten Mono- oder Polyalkoholen und i5jo°/o und ein Molekulareewicht von 1036 aufweisthas also with suitable mono- or polyalcohols and i 5j o ° / o and a Molekulareewicht of 1036
Aminen oder mit Wasser und wasserabspaltenden 45 Der Anteil an eingebautem 1,6-Hexamethylendiiso-Amines or with water and dehydrating 45 The proportion of built-in 1,6-hexamethylene diiso-
Mitteln umsetzen, so daß mehr oder weniger hochver- cyanat Iiect zwischen 30 und 31 °/Implement means so that more or less high cyanate Iiect between 30 and 31 ° /
netzte Produkte mit niedrigen Isocyanatgehalten ent- " °"
stehen.wetted products with low isocyanate contents contain- "°"
stand.
lacke, als Einkomponentenlacke sowie zur Herstellung Die folgenden Versuche sollen zeigen, wie durch Va-lacquers, as one-component lacquers and for production The following experiments are intended to show how Va-
von Gießharzen, Elastomeren und Schaumstoffen Ver- nation des Molverhältnisses oder des Reaktionsum-of casting resins, elastomers and foams, a mixture of the molar ratio or the reaction
wendung finden. satzes Polymerisate nach Maß erhalten werden können.find application. Set of polymers can be obtained to measure.
B e i s ρ i e 1 1 55 A) Variation des Molverhältnisses B is ρ ie 1 1 55 A) Variation of the molar ratio
170 Gewichtsteile 2,4-Toluylendiisocyanat werden Sämtliche Versuche dieser Reihe werden mit 1,6-mit 330 Gewichtsteilen 1,6-Hexamethylendiisocyanat Hexamethylendiisocyanat (H) und 2,4-Toluylendiisoauf 60c C geheizt und durch Zugabe von 0,125 Ge- cyanat (T) bei 1000C und mit 0,015 Gewichtsprozent wichtsteilen (0,025%,) Tri-n-butylphosphin trimeri- 6° Tri-n-butylphosphin als Katalysator durchgeführt, siert. Zunächst muß der Ansatz leicht gekühlt werden. Einzig beim Versuch 5 (Molverhältnis 5: 1) ist es Wenn nach etwa 4'/2 Stunden ein NCO-Wert von 36% zweckmäßig, die Katalysatonnenge auf 0,1 Geerreicht ist, wird die Reaktion durch Zugabe von wichtsprozent zu erhöhen. Die Reaktionen werden je-0,1 Gewichtsteilen p-Toluolsulfonsäuremethylester und weils bei einem NCO-Wert von etwa 42 abgebrochen, 0,1 Gewichtsteilen Dimethylsulfat und kurzes Anhei- 65 was etwa einem 20%,igen Umsatz entspricht. Die zen auf 1000C unterbrochen. Beim langsamen Durch- experimentellen Einzelheiten sind der folgenden Tabelle gang durch einen Dünnschichtverdampfer (Vakuum zu entnehmen. Die Versuche a) und b) stellen Ver-0,8 Torr, Temperatur des Heizmediums 180 bis 1900C) gleichsversuche dar. 170 parts by weight of 2,4-toluene diisocyanate All experiments in this series are of 1.6 to 330 parts by weight of 1,6-hexamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (H) and 2,4-Toluylendiisoauf 60 c C and heated cyanate by the addition of 0.125 Ge- (T ) carried out at 100 0 C and with 0.015 percent by weight parts by weight (0.025%,) tri-n-butylphosphine trimeri- 6 ° tri-n-butylphosphine as a catalyst, siert. First of all, the approach must be cooled slightly. Only in experiment 5 (molar ratio 5: 1) is it. If after about 4 1/2 hours an NCO value of 36% is expedient and the amount of catalyst is 0.1 Ge, the reaction is increased by adding percent by weight. The reactions are terminated at 0.1 part by weight of methyl p-toluenesulfonate and because at an NCO value of about 42, 0.1 part by weight of dimethyl sulfate and a short amount of 65, which corresponds to about a 20% conversion. The zen to 100 0 C interrupted. In the case of slow through experimental details, the following table shows passage through a thin-film evaporator (vacuum. Experiments a) and b) represent Ver-0.8 Torr, temperature of the heating medium 180 to 190 0 C) are equivalent experiments.
Mißverhältnis H : T ν : I νDisproportion H: T ν: I ν
Zusammensetzung " η HComposition " η H
des Ausgangsproduktes ",„ Tof the starting product "," T
NCO-Wert nach Reaktionsabbruch in °,n NCO value after termination of the reaction in °, n
Reaktionsumsatz berechnet aus Ausbeute Reaction conversion calculated from the yield
Zusammensetzung ".„ HComposition "." H
des Destillats " „ Tof the distillate "" T
NCO-Gehalt des Endproduktes in ".„ NCO content of the end product in "."
Monomerengehalt des Endproduktes in ".„ .... Zusammensetzung 1V0 HMonomer content of the end product in "." .... Composition 1 V 0 H
des Endproduktes °/0 Tof the end product ° / 0 T
Molverhältnis im Endprodukt ν : 1 νMolar ratio in the end product ν: 1 ν
Molekulargewicht Molecular weight
Versuch c)Experiment c)
0.2 16,3 S3,7 41.8 20.3 12,00.2 16.3 S3.7 41.8 20.3 12.0
21.6 0.9 32,7 67.3 0.51 678 0,5
32,5
67.5
42.0
24,1
31,0
69,0
21,521.6 0.9 32.7 67.3 0.51 678 0.5
32.5
67.5
42.0
24.1
31.0
69.0
21.5
0,70.7
37.437.4
. 62.6. 62.6
0,62
6880.62
688
49.1
50.9
41.9
20.3
52.0
48,0
21.649.1
50.9
41.9
20.3
52.0
48.0
21.6
0.6
42,0
5S.00.6
42.0
5S.0
0.76
6800.76
680
65,9 34.1 42.1 24.5 74.0 26,0 21.465.9 34.1 42.1 24.5 74.0 26.0 21.4
0.2 44.4 55.60.2 44.4 55.6
0.S2 7710.S2 771
S2.S 17,2 42,4 23,5 91,0S2.S 17.2 42.4 23.5 91.0
9.0 1>U9.0 1> U
0,2 57,0 43,00.2 57.0 43.0
1,37 10101.37 1010
Wie die Ergebnisse zeigen, ist es also möglich, durch Veränderung des Molverhältnisses im Ausgangsprodukt den Anteil der in die Isocyanate eingebauten aliphatischen Isocyanate in gewissen Grenzen zu verändern, ohne daß es zu einer Molekülvergrößerung kommt. Wie die Auswertung der Versuchsreihe zeigt, liegt dieser Anteil aliphatischer Isocyanate im Isocyanurat zwischen 32 und 44°/0, wenn er im Ausgangsprodukt zwischen 12 und 74 Gewichtsprozent variiert.As the results show, it is thus possible, by changing the molar ratio in the starting product, to change the proportion of the aliphatic isocyanates built into the isocyanates within certain limits without increasing the size of the molecule. As the evaluation of the test series shows, the proportion is aliphatic isocyanates isocyanurate 32-44 ° / 0 if it varies in the starting product 12 to 74 weight percent.
B. Variation des UmsatzesB. Variation in sales
Sämtliche Versuche dieser Reihe werden mit 1,6-He \amethylendiisocyanat (H) und 2,4-Toluylendiisocyanat (T) im Molverhältnis 2 : 1 bei einer Temperatui von 60 C und mit einer Konzentration von 0,025 Gewichtsprozent Tri-n-butylphosphin als Katalysatoi durchgeführt. Die Reaktion wurde bei verschiedener NCO-Werten abgebrochen. Die experimentellen Einzelheiten sind der folgenden Tabelle zu entnehmenAll experiments in this series are carried out with 1,6-He \ amethylene diisocyanate (H) and 2,4-tolylene diisocyanate (T) in a molar ratio of 2: 1 at one temperature of 60 C and with a concentration of 0.025 percent by weight Tri-n-butylphosphine carried out as a catalyst. The reaction has been at different NCO values canceled. The experimental details are given in the table below
Zusammensetzung ° 0 H
des Destillats % TNCO value after termination of the reaction in ° / 0
Composition ° 0 H
of the distillate% T
74
2642.1
74
26th
81
1938.0
81
19th
86
1436.0
86
14th
90
1034.6
90
10
95
532.5
95
5
Aliphatenanteil im Endprodukt in °/„
Viskosität der 67°/oigen Lösung in Äthylacetat
in cP bei 7O C NCO value of the end product in ° / 0
Aliphatic content in the end product in ° / "
Viscosity of 67 ° / o solution in ethyl acetate
in cP at 7 OC
44,421.4
44.4
43.2
40020.7
43.2
400
42.5
72519.8
42.5
725
42.0
139018.8
42.0
1390
40.8
440017.3
40.8
4400
Das im Versuch 3 erhaltene Reaktionsprodukt besteht in der Hauptsache aus einem zweikernigen, das im Versuch 5 erhaltene aus einem dreikernigen Isocyanurat. The reaction product obtained in Experiment 3 consists mainly of a binuclear, which obtained in experiment 5 from a trinuclear isocyanurate.
Die zur Durchführung der Reaktion geeigneten tertiären Phosphine der aliphatischen oder gemischt aliphatisch aromatischen Reihe unterscheiden sich lediglich in der Aktivität, nicht im Reaktionsverhalten. The tertiary phosphines of the aliphatic or mixed aliphatic-aromatic series suitable for carrying out the reaction differ only in their activity, not in their reaction behavior.
Die IR-Spcktren der Reaktionsprodukte ändern sich auch bei Verwendung anderer Katalysatoren nicht.The IR spectrum of the reaction products does not change even when other catalysts are used.
Die folgende Tabelle gibt Auskunft über die relative katalytische Aktivität. In allen Versuchen wurden 67g 1,6-Hexamethylendiisocyanat und 33 g 2,4-Toluylendi isocyanat bei 60' C mit den angegebenen Katalysatorer gerührt. The following table provides information on the relative catalytic activity. In all experiments, 67 g of 1,6-hexamethylene diisocyanate and 33 g of 2,4-tolylene diisocyanate were stirred at 60 ° C. with the specified catalyst.
Katalysatorcatalyst
Tri-n-butylphosphin ... Tricyclohexylphosphin . Triisopropylphosphin... Phenyldimethylphosphin Phenyldibutylphosphin..Tri-n-butylphosphine ... Tricyclohexylphosphine. Triisopropylphosphine ... Phenyldimethylphosphine Phenyldibutylphosphine ..
Die katalytische Wirksamkeit der verwendeten Phosphine nimmt also mit sinkender Basizität und steigender sterischer Hinderung ab. DieKatalysatormenge,
113
202
280
160
138
222 The catalytic effectiveness of the phosphines used therefore decreases with decreasing basicity and increasing steric hindrance. The amount of catalyst, 113
202
280
160
138
222
die zur Erzielung vergleichbarer Reaktionsgeschwindigkeiten erforderlich ist, hängt deshalb stark von der Natur des verwendeten Phosphins ab.which is necessary to achieve comparable reaction rates, therefore depends heavily on the Nature of the phosphine used.
262 Gewichtsteile Dicyclohexylmelhandiisocyanat-4,4' und S7 Gewiehtsteile 2,4-Toluylendiisocyanat (Molverhältnis 2:1) werden bei SO C mit 1 Gewichlsteil Tri-n-butylphosphin gerührt, bis der NCO-Wcrt im Laufe von etwa vier Stunden von 36.1 auf 30,0" 0 abgefallen ist. Die Reaktion wird dann durch Zugabe von 0,5 Gewichtsteilen Dimethylsulfat und 0,5 Ge- »vichtsteilen p-Toluolsulfonsäuremethvlester unterbrochen und (1er Monomerenüberschiili \on nicht umgesetzten Diisocyanaten im Dünnschichtverdampfer hei 180 C und 1 Torr im trockenen Stickstoffstrom abgetrennt. Es werden erhalten:262 parts by weight of 4,4'-dicyclohexylmelane diisocyanate and S7 parts by weight of 2,4-tolylene diisocyanate (molar ratio 2: 1) are stirred with 1 part by weight of tri-n-butylphosphine at SO C until the NCO value rises to 36.1 in the course of about four hours 30.0 "0 has dropped. The reaction is unreacted then by adding 0.5 parts by weight of dimethyl sulfate and 0.5 overall" Vicht share p-Toluolsulfonsäuremethvlester interrupted and (1er Monomerenüberschiili \ on diisocyanates in the thin film evaporator 180 hei C and 1 Torr in separated dry nitrogen stream. There are obtained:
a) 262 Gewichtsteile Destillat, das nach der gaschrornatographisclien Trennung zu 14" „ aus 2,4-Toluylendiisocyanal und zu 84% aus Dicvelohewldiisocyanat-4,4' besteht und aus dem sich beim längeren Stehen dimeres Toluylendiisocyanat abscheidet;a) 262 parts by weight of distillate, which according to the gaschrornatographisclien Separation to 14 "" from 2,4-toluylene diisocyanal and 84% of Dicvelohewl diisocyanate-4,4 'and which is obtained when standing for a long time dimeric toluene diisocyanate separates;
b) 80 Gewichtsteile eines im wesentlichen einkernigen Isocyanurats, das zu etwa 56°„ aus Toluylendiisocyanat. zu 44" 0 aus dem Dicyclohexyldiisocyarat-4,4 besteht. Das spröde Harz hat einen NCO-Gelialt von 21,1",,, ein Molekulargewicht von 606 und löst sich in Äthylacetat und anderen Estern rückstandslos zu einer gelben viskosen Lösung.b) 80 parts by weight of an essentially mononuclear isocyanurate, which is about 56 ° "from toluene diisocyanate. 44 " 0 consists of dicyclohexyldiisocyarate-4,4. The brittle resin has an NCO gelialt of 21.1", a molecular weight of 606 and dissolves without residue in ethyl acetate and other esters to form a yellow, viscous solution.
140 Geuiehtsteile 1,4-Tetramcthylendiisoeyanat und 125 Gewichtsteile Diphenylmethandiisocyanat-2.4' (Molvcrhäür.is 2:1) werden auf 120 C erhitzt, mit 2 Gewichtsteilen Phenyldimethylpho'phin versetzt und gerührt, bis nach etwa 4' ^ Stunden ein NCO-Gehalt \on 34.3" „erreicht ist. Die weitere Reaktion wird dann durch Zusiabe von 4 Gevvichtsteilen eines Gemisches aus gleichen Teilen p-Toluolsulfonsäuremethylester und Dimethylsulfat und einstündiges Nachrühren bei H)O C unterbrochen und das Reaktionsgemisch im Dünnschichtverdampfer in Polymerisat und nicht umgesetztes Ausgangsprodukt getrennt (180 C. 1 Torr). Hs werden erhalten:140 parts 1,4-Tetramcthylenendiisoeyanat and 125 parts by weight of diphenylmethane diisocyanate 2.4 ' (Molvcrhäür.is 2: 1) are heated to 120 C, mixed with 2 parts by weight of phenyldimethylpho'phine and stirred until after about 4 hours an NCO content \ on 34.3 "" is reached. The further reaction is then by adding 4 parts by weight of a mixture from equal parts of methyl p-toluenesulfonate and dimethyl sulfate and stirring for one hour H) O C interrupted and the reaction mixture in the thin-film evaporator in polymer and unreacted Starting product separated (180 C. 1 Torr). Hs are obtained:
a) 112 Gewichtsteile Destillat, das nach der gaschromatographischen Trennung aus 20 Gevvichtsteilen Diphenylmcthandiisocvanat-2.4' und zu 92 Gevvichtsteilen aus Tetrameti.ylendiisocyanat besteht;a) 112 parts by weight of distillate, which after the gas chromatographic Separation from 20 parts by weight of diphenyl methylene isocvanate 2.4 'and 92 parts by weight consists of tetramethylene diisocyanate;
b) 138 Cewichtsteile eines in Äthylacetat ohne Rückstand löslichen Harzes vom NCO-Wert 16,5° u. Das Produkt besteht in der Hauptsache aus einem zweikernigen Isocyanurat. enthält jedoch auch kleine Mengen von Carbodiimid- und Uretoniumgruppierungen. b) 138 parts by weight of a resin which is soluble in ethyl acetate without residue and has an NCO value of 16.5 ° u . The product mainly consists of a binuclear isocyanurate. however, it also contains small amounts of carbodiimide and uretonium moieties.
222 Gewichtsteile l-Isocyanato-3-isocyanatmeothyI-3,5,5-trimethylcyclohexan und 87 Gewichtsteile 2,4-Toluylendiisocyanat (Molverhältnis 2) werden bei 60 C mit 0,3 Gevvichtsteilen Tri-n-butylphosphin gerührt, bis der NCO-Wert im Laufe von 4" , Stunden von 41,0 auf 32,4° „ abgesunken ist. Durch Zugabe von 0,2 Gewichtsteilen Dimethylsulfat und 0.2 Gewichtsteilen p-Toluolsulfonsäuremethy!ester und einstündiges Erhitzen auf 80 C wird die weitere Reaktion unterbrochen und nicht umgesetztes, monomeres Isocyanat im Dünnschichtverdampfer bei 185 C und 1 Torr abgetrennt. Es werden erhalten: 218 Gewichtsteile Destillat, das aus 33 Gewichtsteilen aromatischem und 185 Gewichtsteilen aliphatischen! Diisocyanat besteht und 81 Gewichtsteile eines spröden, gelb gefärbten Har/es vom NCO-Wert 19,4" „. das ein Molekulargewicht von 780 und einen Aliphatenanteil von 41 " „ aufweist. 222 parts by weight of 1-isocyanato-3-isocyanatmeothyI-3,5,5-trimethylcyclohexane and 87 parts by weight of 2,4-tolylene diisocyanate (molar ratio 2) are stirred at 60 ° C. with 0.3 parts by weight of tri-n-butylphosphine until the NCO value is dropped in the course of 4 ", hours from 41.0 to 32.4 °." by the addition of 0.2 parts by weight of dimethyl sulfate and 0.2 parts by weight of p-Toluolsulfonsäuremethy! ester and heating at 80 C, the further reaction is interrupted and unreacted Separated monomeric isocyanate in a thin-film evaporator at 185 ° C. and 1 torr. There are obtained: 218 parts by weight of distillate, which consists of 33 parts by weight of aromatic and 185 parts by weight of aliphatic diisocyanate and 81 parts by weight of a brittle, yellow-colored resin with an NCO value of 19, 4 "". which has a molecular weight of 780 and an aliphatic content of 41 "".
194 Gewichtsteile 6-Chlorhe\ylisocyanat und 75Gewichtsteilc Diphenylmethandiisocyanat-4,4' werden gemischt und unter Rühren auf 120 Cerhitzt. Nach der194 parts by weight of 6-chloroheyl isocyanate and 75 parts by weight of c Diphenylmethane diisocyanate-4,4 'are mixed and heated to 120 ° with stirring. After
ίο Zugabe von 0,4 Gevvichtsteilen Tri-n-butylphosphin sinkt der NCO-Wert im Laufe von vier bis fünf Stunden von 28,2 auf 23,5°/„ ab. Durch Zugabe von 0,9 Gevvichtsteilen eines Gemisches aus Dimethylsulfat und p-Toluolsulfonsäuremethylester und cinstündiges Nachrühren bei 100 C wird die weitere Reakiion unterbrochen. Das Reaktionsgemisch zeigt danach noch einen NCO-Wert von 23,3% und wird im Dünnschichtverdampfer bei 190 C und I Torr von nicht umgesetzten Monomeren befreit. Dabei weiden erhalten: 199 Gewichtsteile Destillat, das nach der gaschromatographischen Analyse aus 178 g Chlorhexylisocyanat und 21 g Diphenylmethandiisocyanat-4,4' besteht, und 63.5 g eines spröden, gut schmelzbaren Harzes. Dieses zeigt einen NCO-Wert von 10,8" „ίο Addition of 0.4 parts by weight of tri-n-butylphosphine the NCO value drops from 28.2 to 23.5% in the course of four to five hours. By adding 0.9 parts by weight of a mixture of dimethyl sulfate and methyl p-toluenesulfonate and a cinhour After stirring at 100 ° C., the further reaction is interrupted. The reaction mixture shows thereafter an NCO value of 23.3% and is in a thin film evaporator at 190 C and I Torr of freed unreacted monomers. Weiden obtained: 199 parts by weight of distillate, which after the gas chromatographic analysis from 178 g of chlorhexyl isocyanate and 21 g of diphenylmethane diisocyanate-4,4 ', and 63.5 g of a brittle, easily meltable one Resin. This shows an NCO value of 10.8 ""
und ist in Äthylacetat zu einer 67" „igen Lösung mit einer Viskosität von 23 P10 löslich. Das Harz stellt ein einkerniges Isocyanurat aus 2 Mol aromatischem und 1 Mol aliphatischen! Isocyanat dar. Es enthält geringe Mengen des unter Verdoppelung des Moleküls entstandenen Carbodiimids. Chlorgehalt 5,3°■„, Molekularcevvichl 780.and is soluble in ethyl acetate to give a 67 "solution with a viscosity of 23 P 10. The resin is a mononuclear isocyanurate composed of 2 moles of aromatic and 1 mole of aliphatic isocyanate. It contains small amounts of the carbodiimide formed by doubling the molecule. Chlorine content 5,3 ° ■ ", Molecular cevvichl 780.
36 Gevvicht.steile l-Methyl^^-diisocyanalocyclohexan und 17,4 Gewichtsteile 2,4-Toluylendiisocyanat werden auf 80 C erhitzt und mit 0,13'Ge-.vichtsteilen Tri-n-butylphosphin gerührt, bis der NCO-Wert der Reaktionsmischung von 47,2 auf 37,5°:„ abgesunken ist. Durch Zugabe von 0,1 Gewichtsteilen eines Gemiseries aus gleichen Teilen Dimethylsulfat und p-Toluolsulfonsäuremethylester und e-nstündiges Nachrühren bei 80 C wird die Reaktion abgebrochen und das Reaktionsprodukt im Dünnschichtverdampfer bei 175 C und 0,5 Torr von nicht umgesetztem Mono-36 parts by weight of l-methyl ^^ - diisocyanalocyclohexane and 17.4 parts by weight of 2,4-toluene diisocyanate are heated to 80 C and stirred with 0.13 parts by weight of tri-n-butylphosphine until the NCO value of Reaction mixture from 47.2 to 37.5 °: “has dropped. By adding 0.1 part by weight of a mixture of equal parts of dimethyl sulfate and methyl p-toluenesulfonate and stirring for an hour at 80 C, the reaction is terminated and the reaction product in a thin-film evaporator at 175 C and 0.5 torr of unreacted mono-
+5 nieren befreit. Es werden erhalten:+5 kidneys freed. The following are obtained:
a) 35,8 Gewichtsteile Destillat, das nach der refraktometrischen Analyse aus 32,2 Gewichtsteilen aliphatischen! und aus 3,6 Gevvichtsteilen aromatischem Isocyanurat besteht unda) 35.8 parts by weight of distillate, which after the refractometric Analysis from 32.2 parts by weight of aliphatic! and from 3.6 parts by weight of aromatic isocyanurate exists and
b) 15,2 Gewichtsteile eines spröden im Dünnschichtverdampfer sehr schlecht fließfähigen Harzes vom NCO-Wert 16,5, das zu etwa 200Z0 das aliphatische Isocyanat enthält. Molekulargewicht 84.b) 15.2 parts by weight of a brittle very poorly flowable resin in thin film evaporator from the NCO value 16.5, containing about 20 0 Z 0, the aliphatic isocyanate. Molecular weight 84.
161 Gewichtsteile 6-Chlorhexylisocyanat und 87 Gewichtsteile 2,4-Toluylendiisocyanat werden auf 60 C erhitzt und unter Rühren mit 0,25 Gewichtsteilen Trin-butylphosphin versetzt. Bereits nach 15 Minuten wird die Reaktion bei einem NCO-Wert von von 22.0° 0 durch Zugabe von 0,1 Gewichtsteilen Dimethylsulfat und 0,1 Gevvichtsteilen p-Toluolsulfonsäuremethylester und einstündiges Erhitzen auf 80 C unterbrochen. In einer nachfolgenden Dünnschichtdestillation bei 190 C und 1 Torr werden die nicht umgesetzten monomeren Diisocyanate abgetrennt. Dabei werden erhalten:161 parts by weight of 6-chlorohexyl isocyanate and 87 parts by weight of 2,4-tolylene diisocyanate are heated to 60 ° C. and 0.25 parts by weight of tri-butylphosphine are added while stirring. After just 15 minutes, the reaction is interrupted at an NCO value of 22.0 ° 0 by adding 0.1 part by weight of dimethyl sulfate and 0.1 part by weight of methyl p-toluenesulfonate and heating to 80 ° C. for one hour. In a subsequent thin-film distillation at 190 ° C. and 1 torr, the unreacted monomeric diisocyanates are separated off. The following are obtained:
Il 12Il 12
a) 148 Gewichtsteile Destillat, das aus 126 Gewichts- Phosphintrimerisierung sollen die folgenden Verteilen
Chlorhexylisocyanat und 22 Gewichtsteilen suehsreihen dienen:
2.4-Toluylendiisocyanat besteht, unda) 148 parts by weight of distillate from 126 parts by weight of phosphine trimerization should serve the following proportions of chlorhexyl isocyanate and 22 parts by weight of suehsreihen:
2,4-toluene diisocyanate, and
b) 89 Gewichtsteile lsocyanurat mit einem NCO- A (lanusgezouene Kurve)
Wert von 12,5 0Z0 und einem Chlorgehalt von 7,6°/,,. 5b) 89 parts by weight of isocyanurate with an NCO-A (lanus-shaped curve)
Value of 12.5 0 Z 0 and a chlorine content of 7.6%. 5
Das Harz ist in listern und Ketonen ohne Rückstand Je 100 g eines Gemisches aus 2,4-Toluylendiisoeya-The resin is in lists and ketones without residue. 100 g each of a mixture of 2,4-toluylene diisoeya-
löslich und besteht aus einem Gemisch aus etwa glei- nat (T) und l/i-Hexamcthylendiisocyanat (H) im ange-soluble and consists of a mixture of roughly gleinate (T) and 1 / i-hexamethylene diisocyanate (H) in total
chcn Teilen ein- und zweikernigem lsocyanurat. gebenen Verhältnis werden auf 60 C erhitzt und durchchcn parts mononuclear and binuclear isocyanurate. given ratio are heated to 60 C and through
Zugabe von 100 nie Tri-n-butylphosphin (0,1n „) dieAddition of 100 never tri-n-butylphosphine (0.1 n ") die
^läuterung der h.gur l0 Trimerjsalion eingeleitet. Die Zeitdauer bis zum Rr-^ Purification of the h.gur l0 Trimerjsalion initiated. The time until the Rr-
Ziir Verdeutlichung des co-katalytischen Effektes reichen eines NCO-Werles von 40" „ in den AnsätzenTo illustrate the co-catalytic effect, an NCO value of 40 "" is sufficient in the approaches
beim Zusatz von aliphatischen Isocyanaten bei der wird gemessen.when adding aliphatic isocyanates when measuring is carried out.
a) g · H)Og in dieser Versuchsanordnung unmeßbar langea) g · H) Og immeasurably long in this test arrangement
b) 10 g ; 90 g Molverhältnis 9,3 5'/, Stundenb) 10 g; 90 g molar ratio 9.3 5 1/2 hours
c) 20 g ; 80 g Molverhältnis 4,2 20 Minutenc) 20 g; 80 g molar ratio 4.2 20 minutes
d) 30 g ' 70 g Molverhältnis 2,4 8 Minutend) 30 g '70 g molar ratio 2.4 8 minutes
e) 40 g · 60 g Molverhältnis 1,6 6 Minutene) 40 g x 60 g molar ratio 1.6 6 minutes
f) 50 g ; 50 g wegen Bildung unlöslicher Abscheidungen in dieser Versuchsanordnung nicht meßbar.f) 50 g; 50 g cannot be measured in this test arrangement because of the formation of insoluble deposits.
B (gestrichelte Kurve) cyanat (T) und !,o-Hcxamethylendiisocyanatl H) iniangegebenen Verhältnis werden in 100g wasser- undB (dashed curve) cyanate (T) and!, O-Hxamethylene diisocyanate (H) are given Ratio are in 100g water and
Bei Verwendung von Lösungsmitteln und tieferen alkoholfreiem Essigsäureäthylester gelöst, auf 60 CWhen using solvents and lower alcohol-free ethyl acetate dissolved, to 60 ° C
Reaktionstemperaturen ist zwar der Katalysatorbedarf 25 erhitzt und die Trinierisierungsreaktion durch ZugabeReaction temperatures, the catalyst requirement is heated and the trinierization reaction by addition
zur Erzielung ähnlicher Reaktionsgeschwindigkeiten von 300 mg Tri-n-butylphosphin (0,3°■■„, bezogen aufto achieve similar reaction rates of 300 mg tri-n-butylphosphine (0.3 ° ■■ “, based on
größer, der co-katalytische Effekt von zugesetzten ali- eingesetztes Isocyanat) eingeleitet. Die Zeitdauer bislarger, the co-catalytic effect of added ali- used isocyanate) initiated. The time to
phatischen Isocyanaten ist jedoch genauso deutlich. zum Ereichen eines NCO-Wertes son 16" „ und ge-however, phatic isocyanates is just as evident. to achieve an NCO value son 16 "" and
Je 100 g eines Gemisches aus 2,4-Toluylendiiso- messen.Measure 100 g of a mixture of 2,4-toluene diisocyanate.
a) 100 εa) 100 ε
b) 80 gb) 80 g
c) 60 gc) 60 g
Molverhältnis 0 4'Z2 StundenMolar ratio 0 4'Z 2 hours
20 g Molverhältnis 0,26 46 Minuten
40 g Molverhältnis 0,69 35 Minuten20 g molar ratio 0.26 46 minutes
40 g molar ratio 0.69 35 minutes
d) 40g · 60g Molverhältnis 1,56 62 Minutend) 40g x 60g molar ratio 1.56 62 minutes
e) 20 g 4 80 g in dieser Versuchsanordnung nicht mehr meßbar.e) 20 g 4 80 g no longer measurable in this test arrangement.
Die beiden Kurven A und B zeigen die Zeit bis zum Erreichen des genannten NCO-Wertes bei den verschiedenen Mischungsverhältnissen in den beiden beschriebenen Systemen.The two curves A and B show the time to reach the NCO value mentioned in the different mixing ratios in the two systems described.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (3)
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---|---|---|---|
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DEF0048322 | 1966-02-02 |
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