DE69609402T2

DE69609402T2 - Azeotropähnliche Zusammensetzungen von 1,1,1,3,3-pentafluorpropan und 2-methyl-butan

Info

Publication number: DE69609402T2
Application number: DE69609402T
Authority: DE
Inventors: Eric F. Boonstra; Herman P. Doerge; Scott A. Kane; Charles E. Mortimer; Joachim Werner
Original assignee: Bayer AG; Bayer Corp
Current assignee: Bayer AG; Bayer Corp
Priority date: 1995-12-22
Filing date: 1996-12-10
Publication date: 2000-11-23
Anticipated expiration: 2016-12-11
Also published as: EP0783017A2; PT783017E; EP0783017B1; CA2188236C; CA2188236A1; MX9606334A; JPH09176059A; US5562857A; ATE194852T1; DE69609402D1; DK0783017T3; JP4215836B2; ES2148664T3; EP0783017A3; BR9606137A

Description

Hinteraund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf neue azeotrope Zusammensetzungen, ein Verfahren zur Herstellung von Schäumen, in denen diese azeotropen Zusammensetzungen verwendet werden, und Schäume, die unter Verwendung dieser azeotropen Zusammensetzungen hergestellt werden.
Die Verwendung von Trichlormonofluormethan (CFC-11) und anderen Chlorfluorkohlenstoffen als Treibmittel bei der Herstellung von Urethan-Schäumen ist wohlbekannt. Es ist auch bekannt, dass diese CFC-Treibmittel einen schädlichen Einfluss auf die Ozonschicht in der Atmosphäre haben. Die Urethanschaum-Industrie untersucht daher Verfahren zur Herstellung von Schäumen mit guten physikalischen Eigenschaften, ohne dass CFC-Treibmittel verwendet werden.
Anfänglich schienen die vielversprechendsten Alternativen Wasserstoff-enthaltende Chlorfluorkohlenstoffe (HCFs) zu sein. Das US Patent 4 076 644 offenbart z. B. die Verwendung von 1,1- Dichlor-2,2,2-trifluorethan (HCFC-123) und 1,1-Dichlor-1- fluorethan (HCFC-141b) als Treibmittel bei der Herstellung von Polyurethanschäumen. Jedoch haben HCFCs ein beträchtliches Potential zum Ozon-Abbau. Es besteht daher eine zunehmende Notwendigkeit, um Ersatzstoffe für die HCFCs sowie die CFCs zu finden.
Alternative Treibmittel, die zur Zeit als vielversprechend angesehen werden, weil sie kein Ozon-abbauendes Chlor enthalten, sind Fluorkohlenstoffe (FCs) und teilweise fluorierte Kohlenwasserstoffe (HFCs). Die Verwendung von 1,1,1,4,4,4- Hexafluorbutan als Treibmittel wird in Lamberts "1,1,1,4,4,4- Hexafluorbutan, a New Non-Ozone-Depleting Blowing Agent for Rigid PUR Foams", Polyurethanes World Conaress 1991 (September 24-26), S. 734-739 offenbart.
Das US Patent 4 898 893 lehrt, dass eine Mischung eines flüssigen Kohlenwasserstoffs und eines halogenierten Kohlenwasserstoffs als Treibmittel für die Herstellung von Isocyanurat- Schäumen brauchbar ist.
Die Verwendung von Mischungen eines Chlorfluorkohlenstoffs mit einem Siedepunkt zwischen 74 und 120ºF und eines Alkylalkanoats einer Molmasse von nicht mehr als 88 als Treibmittel für Schäume wird im US Patent 4 960 804 offenbart. HCFC-123 und HCFC-141b sind unter den darin offenbarten Chlorfluorkohlenstoffen.
Das US Patent 5 035 833 offenbart die Verwendung einer Mischung von Dichlortrifluorethan und wenigstens eines Paraffins mit 5 bis 6 Kohlenstoffatomen als Treibmittel, die zur Herstellung von steifen Polyurethanschäumen brauchbar ist.
Das US Patent 5 096 933 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von steifen Polyurethanschäumen, in denen Cyclopentan, Cyclohexan oder eine Kombination von Cyclopentan und Cyclohexan als Treibmittel verwendet werden können. Eine niedrigsiedende Verbindung (z. B. mit einem Siedepunkt von weniger als 35ºC), die mehr als 4 Kohlenstoffatome aufweist, die in Cyclopentan und/oder Cyclohexan homogen mischbar ist, kann gegebenenfalls eingeschlossen sein.
Azeotrope von HCFCs und verschiedenen Verbindungen und Azeotrope von organischen Verbindungen, die in Kombination mit HCFCs verwendet werden können, werden auch im Stand der Tech nik als brauchbare Treibmittel für die Herstellung von Schäumen beschrieben.
Das US Patent 4 900 365 lehrt z. B., dass Azeotrope von Dichlortrifluorethan und Isopentan zur Herstellung von Polyurethanschäumen brauchbar sind.
Das US Patent 5 106 527 offenbart die Verwendung von Azeotropen von 2-Methylbutan und 1,1-Dichlor-1-fluorethan als Treibmittel zur Herstellung von steifen Schäumen mit geschlossenen Zellen.
Die im US Patent 5 166 182 gelehrten azeotropen Mischungen müssen Siedepunkte von weniger als 50ºC haben. Diese azeotropen Mischungen werden aus organischen Verbindungen mit oberflächenaktiven Eigenschaften gebildet, welche die vermischte azeotrope Mischung befähigen, mit polymeren Harzen mischbar zu werden. Beispiele der organischen Verbindungen, die für die Herstellung solcher Azeotrope als brauchbar beschrieben werden, schließen n-Pentan, Aceton, Methylalkohol, Methylformiat, Ethylformiat, Ethylalkohol, 2-Methylbutan, Nitromethan, Cyclopentan, 2,3-Dimethylbutan, 2,2-Dimethylbutan und Dimethylsulfid ein. Diese Azeotrope können in Kombination mit Fluorkohlenstoffen verwendet werden, aber ein Azeotrop, in dem ein Fluorkohlenstoff eine der Komponenten ist, wird nicht gelehrt oder vorgeschlagen.
Das US Patent 5 227 088 offenbart azeotropartige Zusammensetzungen, die aus 1-Chlor-3,3,3-triflurpropan und einem Kohlenwasserstoff, der 5 oder 6 Kohlenstoffatome enthält, gebildet werden.
Das US Patent 5 283 003 offenbart ein Treibmittel, das aus einem Kohlenwasserstoff mit wenigstens 5 Kohlenstoffatomen, einem chlorierten Alkan und Methylformiat gebildet wird. Methylenchlorid ist das bevorzugte chlorierte Alkan.
Azeotrope Mischungen, in denen HCFCs eingeschlossen sind, sind auch als brauchbare Reinigungslösungsmittel bekannt. Das US Patent 4 055 507 offenbart z. B. eine azeotrope Mischung von 1,2-Dichlor-1,1-difluorethan und 3-Methylpentan, von der gelehrt wird, dass sie als ein solches Lösungsmittel brauchbar ist. Das japanische Patent 1 141 995 offenbart eine azeotrope Mischung von 67 bis 87 Gew.-% HCFC-123 und 13 bis 33 Gew.-% 2-Methylbutan, welche als Reinigungslösungsmittel brauchbar ist. Das japanische Patent 1 141 996 offenbart eine azeotrope Mischung von HCFC-141b und n-Pentan oder 2-Methyl-butan oder 2,2-Dimethylbutan, über die ebenfalls gelehrt wird, dass sie als Reinigungslösungsmittel brauchbar ist.

Kurzbeschreibung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, neue azeotrope Zusammensetzungen bereitzustellen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer azeotropen Zusammensetzung, die kein Chlor enthält und daher ein Ozon-Zerstörungspotential von Null hat.
Es ist auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Urethanschäumen bereitzustellen, in dem kein Chlor-enthaltendes Treibmittel verwendet wird.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von Polyurethanschäumen mit guten physikalischen Eigenschaften, wobei die Schäume ohne die Verwendung eines Chlor-enthaltenden Treibmittel hergestellt werden.
Diese und andere Aufgaben, die dem Fachmann klar sind, werden durch azeotrope Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung gelöst. Diese azeotropen Zusammensetzungen werden aus 65 bis 81 Gew.-% 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan und 19 bis 35 Gew.-% 2- Methylbutan gebildet. Diese azeotropen Zusammensetzungen sind in einer schaumbildenden Mischung enthalten, welche ein Isocyanat und ein Isocyanat-reaktives Material einschließt. Die mit diesen azeotropen Zusammensetzungen hergestellten Schäume sind durch gute physikalische Eigenschaften gekennzeichnet.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Zeichnung ist ein Diagramm das eine graphische Darstellung des Molenbruchs von 2-Methylbutan (i-Pentan) in der Dampfphase gegen den Molenbruch von 2-Methylbutan in der flüssigen Phase bei variierenden Mischungen von 2-Methylbutan und 1,1,1,3,3- Pentafluorpropan, die im stationären Zustand bei 1 Atmosphäre unter Rückfluss sieden, zeigt.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine azeotrope Zusammensetzung, die zur Herstellung steifer Schäume besonders brauchbar ist. Diese azeotrope Zusammensetzung kann auch für Lösungsmittel-Reinigungsanwendungen verwendet werden. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf azeotropartige Zusammensetzungen, die im wesentlichen aus 65 bis 81 Gew.-% (50 bis 70 Mol-%) 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan (bezogen auf das Gesamtgewicht der azeotropen Zusammensetzung) und 19 bis 35 Gew.-% (30 bis 50 Mol-%) 2-Methylbutan (auch als Isopentan bekannt) (bezogen auf das Gesamtgewicht der azeotropen Zusammensetzung) bestehen.
Die Verbindungen, die für die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung wesentlich sind, sind 2-Methylbutan (Siedepunkt: 28,0ºC) und 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan (Siedepunkt: 15,3ºC). 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan ist dem Fachmann auch als R-245fa bekannt. Das in den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfin dung verwendete 2-Methylbutan kann eine normale handelsübliche Reinheit aufweisen, d. h. wenigstens 95% 2-Methylbutan.
Die Zusammensetzung, die aus 65 bis 81 Gew.-% 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan und 19 bis 35 Gew.-% 2-Methylbutan gebildet wird, ist dahingehend von azeotroper Natur, dass Zusammensetzungen innerhalb dieser Bereiche einen im wesentlichen konstanten Siedepunkt aufweisen. Da sie einen solchen im wesentlichen konstanten Siedepunkt aufweisen (etwa 7ºC bei 1 Atmosphäre), neigt die Mischung zu keiner nennenswerten Fraktionierung bei der Verdampfung. Nach der Verdampfung besteht nur ein kleiner Unterschied zwischen der Zusammensetzung der Dampfphase und der anfänglichen flüssigen Phase. Der Unterschied ist so gering, dass die Zusammensetzungen der Dampf- und Flüssigkeitsphasen als im wesentlichen identisch angesehen werden. Deshalb weist jede beliebige Mischung in den oben genannten Bereichen Eigenschaften auf, die für ein echtes binäres Azeotrop charakteristisch sind.
Die azeotropen Zusammensetzungen, die im wesentlichen aus 69 bis 77 Gew.-% 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan und 23 bis 31 Gew.-% 2-Methylbutan bestehen, sind besonders bevorzugte azeotrope Zusammensetzungen. Die Zusammensetzung, welche im wesentlichen aus 73 Gew.-% 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan und 27 Gew.-% 2- Methylbutan besteht, ist - innerhalb der Genauigkeit der nachstehend beschriebenen Kalibrierungsweise - als das echte binäre Azeotrop mit einem Siedepunkt von etwa 7,0ºC festgesetzt worden.
Die Zeichnung zeigt ein Diagramm, in dem der Molenbruch von 2- Methylbutan in der Dampfphase gegen den Molenbruch von 2- Methylbutan in der Flüssigkeitsphase einer Mischung von 2- Methylbutan und 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan, die im stationären Zustand unter Rückfluss siedet, aufgetragen ist.
Diese Molenbrüche wurden durch Gaschromatographie erhalten und unter Verwendung einer Kalibrierkurve so eingestellt, dass sie quantitativ sind, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Der Punkt, an dem die Molenbruchkurve die Linie einer Steigung von 1 und eines Achsenabschnitts von 0 schneidet, ist gemäß Definition die echte azeotrope Zusammensetzung.
Die Kalibrierkurve, welche zur Kalibrierung der Ergebnisse der Gaschromatographie verwendet wurde, wurde wie folgt erhalten. Eine Reihe von Mischungen von 2-Methylbutan mit 1,1,1,3,3- Pentafluorpropan wurden mit 0 bis 100 Mol-% 2-Methylbutan in Zuwächsen von 10% hergestellt. Die Mol-% von 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan in jeder Mischung waren der Unterschied zwischen 100 Mol-% und dem Mol-% von 2-Methylbutan. Zuerst wurde jede Mischung in einen Gaschromatographen ("GC") eingespritzt, um eine Korrelation zwischen den Peakflächen gegen die tatsächlichen Mol-Konzentrationen herzustellen. Dies erfolgte durch Herstellung von Duplikat-Proben von jeder Mischung und zweifaches Messen jeder Probe. Diese Daten wurden verwendet, um die Kalibrierkurve und einen 95%-Vertrauensbereich aufzustellen, welcher verwendet wurde, um den Fehlerbereich für die azeotropen Zusammensetzungen festzulegen.
Die relativen molaren Mengen von 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan und 2-Methylbutan, die notwendig sind, um eine azeotrope Zusammensetzung zu bilden, wurden dann durch ein Zweistufenverfahren bestimmt. In der ersten Stufe wurde nur 2-Methylbutan dem Reaktor zugegeben. Anschließend wurde 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan dem Reaktor in regelmäßigen Zuwächsen zugegeben, die durch Datenpunkte in dem Diagramm angegeben sind. Nach jeder Zugabe von 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan ließ man die Inhaltsstoffe des Reaktors unter Verwendung eines Rückflusskühler von 0ºC, der durch ein Trockenrohr gegenüber der Atmosphäre offen war, 10 bis 15 Minuten am Rückfluss sieden. Nachdem ein stationärer Zustand erreicht wurde, wurden Proben der Flüssigkeit und des Dampfes durch die Probenöffnung entnommen. Die Temperatur der Flüssigkeit in dem Reaktor wurde gemessen und die Dampftemperatur wurde an dem Punkt zwischen dem Reaktor und dem Kühler gemessen. Duplikatproben wurden in den GC eingespritzt und die relativen Peakflächen wurde aufgezeichnet. Diese relativen Peakflächen wurden unter Verwendung der Kalibrierkurve in Molenbrüche umgewandelt.
In der zweiten Stufe wurde 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan in den Reaktor gegeben. Danach wurde 2-Methylbutan in Zuwächsen zugegeben, die durch die Datenpunkte in dem Diagramm angegeben sind. Die Inhaltsstoffe des Reaktors wurden dann erwärmt, und Proben wurden auf die gleiche Weise, wie oben in der ersten Stufe beschrieben wurde, entnommen und analysiert. Die Daten wurden aufgetragen, wobei das sich ergebende Diagramm in der Figur gezeigt wird.
Ein Azeotrop ist als eine Mischung von Flüssigkeiten definiert, bei der am Siedepunkt die Konzentration der Komponenten in der flüssigen Phase und der Dampfphase gleich sind. Der Punkt, an dem der Molenbruch-Plot die Linie schneidet, die eine Steigung von 1 aufweist und den Nullpunkt schneidet, ist die erwartete azeotrope Zusammensetzung.
Die azeotropen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind als chlorfreie Treibmittel bei der Herstellung von steifen Schäumen mit geschlossenen Zellen besonders brauchbar. Schäume, die mit den azeotropen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, weisen in etwa die gleiche Dichte wie nur mit R-356 oder R-245fa hergestellte Schäume und relativ niedrige K-Faktoren auf, verwenden aber aufgrund der niedrigeren, durchschnittlichen Molmasse der azeotropen Mischung geringere Mengen des Fluorkohlenwasserstoffs, um die gleiche Dichte zu erreichen.
Schäume können mit den azeotropen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, indem man a) ein Isocyanat-reaktives Material mit b) einem organischen Polyisocyanat in Gegenwart einer der azeotropen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung umgesetzt, gegebenenfalls in Gegenwart eines Katalysators oder anderer bekannter Additive.
Beliebige der bekannten Isocyanat-reaktiven Materialien können zur Herstellung von Schäumen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Polyetherpolyole werden vorzugsweise verwendet, um steife Schäume gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen. Amin-initiierte Polyetherpolyole, die Funktionalitäten von 3 bis 4 und Molmassen von wenigstens 149, vorzugsweise von 149 bis 1500, am meisten bevorzugt von 300 bis 800 aufweisen, werden besonders bevorzugt. Diese Amin-basierten Polyole können dadurch hergestellt werden, dass man ein Amin, ein Polyamin oder Aminoalkohol und gegebenenfalls andere Initiatoren (mit oder ohne Wasser) mit Propylenoxid und gegebenenfalls Ethylenoxid in Gegenwart eines alkalischen Katalysators umsetzt. Das Produkt wird dann mit einer Säure, vorzugsweise einer Hydroxycarbonsäure, behandelt, um den alkalischen Katalysator zu neutralisieren. Das US Patent 2 697 118 offenbart ein geeignetes Verfahren zur Herstellung solcher Amin-initiierter Polyole.
Beispiele geeigneter Amin-Katalysatoren schließen Ammoniak, Ethylendiamin, Diethylentriamin, Hexamethylendiamin, Amine, wie Toluoldiamin, und Aminoalkohole ein. Aminoalkohole, insbesondere Monoethanolamin, Diethanolamin und Triethanolamin, sind bevorzugte Initiatoren.
Es wird bevorzugt, dass der Amin-Initiator mit Propylenoxid umgesetzt wird, obwohl er auch mit Ethylenoxid umgesetzt werden kann. Falls Ethylenoxid verwendet wird, kann es in einer Menge von bis 100 Gew.-% des insgesamt verwendeten Alkylenoxids verwendet werden. Das Propylenoxid wird im allgemeinen in einer Menge von 40 bis 100 Gew.-% des gesamten verwendeten Alkylenoxids, vorzugsweise von 60 bis 100 Gew.-%, verwendet. Die Gesamtmenge des verwendeten Alkylenoxids wird derartig ausgewählt, dass das Produkt Polyol eine durchschnittliche Molmasse (d. h. Zahlenmitel der Molmasse) von wenigstens 149, vorzugsweise von 149 bis 1500 hat.
Das auf Amin-basierende Polyetherpolyol ist in der schaumbildenden Mischung in einer Menge von 20 bis 70 Gew.-%, bezogen auf die gesamte schaumbildenden Mischung, vorzugsweise von 40 bis 50 Gew.-%, eingeschlossen.
Andere Polyetherpolyole (d. h. Polyetherpolyole, die nicht auf einem Amin basieren), die bei der Herstellung steifer Polyurethaneschäume als brauchbar bekannt sind, sowie Polyesterpolyole können auch in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Kombinationen von Amin-initiiertem Polyol und Polyolen, die nicht auf Aminen basieren, sind besonders bevorzugt. Wenn solche Mischungen verwendet werden, wird das Amin- initiierte Polyol im allgemeinen in einer Menge von wenigstens 20 Gew.-%, vorzugsweise von 50-80 Gew.-%, eingeschlossen.
Wenn das Amin-initiierte Polyol auf einem Aminoalkohol basiert, werden Polyesterpolyole mit Funktionalitäten von 2 bis 3 (vorzugsweise von 2 bis 2,5) und Molmassen (Zahlenmittel der Molmasse, wie durch Endgruppenanalyse bestimmt wurde) von 180 bis 900, vorzugsweise von 300 bis 600, in der Polyol-Mischung in einer Menge von vorzugsweise 5 bis 50 Gew.-%, am meisten bevorzugt von 15 bis 35 Gew.-% der gesamten Polyolmenge eingeschlossen.
Alle der bekannten organischen Isocyanate, modifizierten Isocyanate oder Isocyanat-terminierten Prepolymere, die aus beliebigen der bekannten, organischen Isocyanate hergestellt werden, können in der Praxis der Erfindung verwendet werden. Geeignete Isocyanate schließen aromatische, aliphatische und cycloaliphatische Polyisocyanate und Kombinationen derselben ein. Brauchbare Isocyanate umfassen: Diisocyanate, wie m-Phenylendiisocyanat, p-Phenylendiisocyanat, 2,4-Toluoldiisocyanat, 2,6-Toluoldiisocyanat, 1,6-Hexamethylendiisocyanat, 1,4-Hexamethylendiisocyanat, 1,3-Cyclohexandiisocyanat, 1,4-Cyclohexandiisocyanat, Hexahydrotoluoldiisocyanat und dessen Isomere, Isophorondiisocyanat, Dicyclohexylmethandiisocyanate, 1,5-Naphthalindiisocyanat, 1- Methylphenyl-2,4-phenyldiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, 2,4'-Diphenylmethandiisocyanat, 4,4'-Biphenylendiisocyanat, 3,3'-Dimethoxy-4,4'-biphenylendiisocyanat und 3,3'-Dimethyl-4,4'-biphenylendiisocyanat; Triisocyanate, wie 2,4,6-Toluoltriisocyanat, und Polyisocyanate, wie 4,4'-Dimethyldiphenylmethan-2,2',5,5'-tetraisocyanat und die Polymethylenpolyphenylpolyisocyanate.
Nicht destilliertes oder rohes Polyisocyanat kann auch verwendet werden. Das rohe Toluoldiisocyanat, welches durch Phosgenierung einer Mischung von Toluoldiaminen erhalten wurde, und das Diphenylmethandiisocyanat, das durch Phosgenierung von rohem Diphenylmethandiamin (polymeres MDI) erhalten wurde, sind Beispiele geeigneter roher Polyisocyanate. Geeignete nicht destillierte oder rohe Polyisocyanate werden im US Patent 3 215 652 offenbart.
Modifizierte Isocyanate werden durch chemische Reaktion von Diisocyanaten und/oder Polyisocyanaten erhalten. Modifizierte Isocyanate, die in der Praxis der Erfindung brauchbar sind, schließen Isocyanate ein, die Estergruppen, Harnstoffgruppen, Biuretgruppen, Allophanatgruppen, Carbodiimidgruppen, Isocyanuratgruppen, Uretdiongruppen und/oder Urethangruppen enthalten. Bevorzugte Beispiele von modifizierten Isocyanaten schließen Prepolymere ein, die NCO-Gruppen enthalten und einen NCO-Gehalt von 25 bis 35 Gew.-%, vorzugsweise von 28 bis 32 Gew.-% aufweisen. Auf Polyetherpolyolen oder Polyesterpolyolen basierende Prepolymere und Diphenylmethandiisocyanat werden besonders bevorzugt. Verfahren zur Herstellung dieser Prepolymere sind in der Technik bekannt.
Die am meisten bevorzugten Polyisocyanate zur Herstellung steifer Polyurethane sind Methylen-überbrückte Polyphenylpolyisocyanate und Prepolymere von Methylen-überbrückten Polyphenylpolyisocyanaten mit einer durchschnittlichen Funktionalität von 1,8 bis 3,5 (vorzugsweise von 2,0 bis 3,1) Isocyanatresten pro Molekül und einem NCO-Gehalt von 25 bis 35 Gew.-%, wegen ihrer Fähigkeit zur Vernetzung des Polyurethans.
Jeder der Katalysatoren, die dafür bekannt sind, zur Herstellung der steifen Polyurethanschäume brauchbar zu sein, kann in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Tertiäre Amin-Katalysatoren werden besonders bevorzugt. Spezielle Beispiele geeigneter Katalysatoren schließen Pentamethyldiethylentriamin, N,N-Dimethylcyclohexylamin, N,N',N"- Dimethylaminopropylhexahydrotriazin, Tetramethylendiamin, Tetramethylbutylendiamin und Dimethylethanolamin ein. Pentamethyldiethylentriamin, N,N',N"-Dimethylaminopropylhexahydrotriazin und N,N-Dimethylcyclohexylamin werden besonders bevorzugt.
Materialien, die gegebenenfalls in die schaumbildenden Mischungen der vorliegenden Erfindung eingeschlossen werden können, schließen Kettenverlängerer, Vernetzungsmittel, Tenside, Pigmente, Färbemittel, Füllstoffe, Antioxydationsmittel, Flammverzögerungsmittel und Stabilisatoren ein. Ruß ist ein bevorzugtes Additiv.
Jedes der bekannten Isocyanat-reaktiven Materialien, organischen Polyisocyanaten, Katalysatoren und Schaumstabilisatoren kann verwendet werden, um Schäume mit azeotropen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung herzustellen.
Jedes der bekannten Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschäumen kann in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Geeignete Verfahren schließen Reaktionen der verschiedenen Reaktionsteilnehmer unter Verwendung des bekannten Einstufenverfahrens, des Prepolymer-Verfahrens oder des Semiprepolymer-Verfahrens ein.
Nachdem wir somit unsere Erfindung beschrieben haben, sollen die folgenden Beispiele zur Erläuterung derselben dienen. Alle Teile und Prozente, die in diesen Beispielen angegeben werden, sind Gewichtsteile oder Gew.-%, falls nicht anderweitig angegeben.

Beispiele

Die folgenden Materialien wurden in den Beispielen verwendet:
POLYOL A: Ein Polyol mit einer OH-Zahl von 630, das durch Umsetzung von 1 mol Ethylendiamin mit 5 mol Propylenoxid hergestellt wurde.
POLYOL B: Ein Polyol mit einer OH-Zahl von 250, das durch Umsetzung von 1 mol Glycerin mit etwa 3,3 mol Propylenoxid hergestellt wurde.
R-245fa: 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan
R-356: 1,1,1,4,4,4-Hexafluorbutan
2-MB: 2-Methylbutan
Tegostab B-8426: Ein Polysiloxanpolyether-Copolymer, das im Handel von Goldschmidt Chemical Corporation erhältlich ist.
DMCHA: Dimethylcyclohexylamin
ISO: Das Polymethylenpolyphenylpolyisocyanat- Prepolymer, das einen NCO-Gehalt von etwa 27% aufweist und von Bayer Corporation unter dem Namen Mondur E-577 erhältlich ist.

Beispiel 1:

Zuerst wurden 16,64 Teile R-245fa und 6,16 Teile 2-MB vermischt. Diese Mischung wurde dann mit den anderen Komponenten, die in der Tabelle 1 unter B-Seite aufgeführt sind, in der in der Tabelle 1 angegebenen Menge vermischt. 196,6 Teile ISO wurden dann mit der B-Seite in einem Mischgefäß unter Verwendung eines mit Luft angetriebenen Rührers vermischt. Nach einem 5 Sekunden andauernden Vermischen wurde die Reaktionsmischung in eine Aluminiumform gegossen, welche die Maße 356 mm · 356 mm · 76 mm (14" · 14" · 3") aufweist. Die Reaktionszeit, die Dichte und der K-Faktor des hergestellten Schaums wurden bestimmt. Die Ergebnisse dieser Bestimmungen sind in der Tabelle 1 aufgeführt.

Beispiel 2 (Vergleich)

Die Arbeitsweise des Beispiels 1 wurde unter Verwendung der gleichen Materialien mit der Ausnahme wiederholt, dass nur R-356 als Treibmittel verwendet wurde. Die speziellen Materialien, die Menge jedes Materials und die Eigenschaften des Produktschaums sind alle in der Tabelle 1 aufgeführt.

Beispiel 3 (Vergleich)

Die Arbeitsweise des Beispiels 1 wurde unter Verwendung der gleichen Materialien mit der Ausnahme wiederholt, dass nur R-245 als Treibmittel verwendet wurde. Die speziellen Materialien, die Menge jedes Materials und die Eigenschaften des Produktschaums sind alle in der Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1

Claims

1. Azeotrope Zusammensetzung, die im wesentlichen aus:

a) 65 bis 81 Gew.-% 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan und

b) 19 bis 35 Gew.-% 2-Methylbutan besteht, worin die Zusammensetzung einen Siedepunkt von etwa 7ºC bei 1 Atmosphäre hat.

2. Azeotrope Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, die im wesentlichen aus:

a) 69 bis 77 Gew.-% 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan und

b) 23 bis 31 Gew.-% 2-Methylbutan

besteht.

3. Azeotrope Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, die im wesentlichen aus:

a) 73 Gew.-% 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan und

b) 27 Gew.-% 2-Methylbutan

besteht.

4. Verfahren zur Herstellung eines Polyurethanschaums, umfassend die Umsetzung eines Polyisocyanats mit einem isocyanatreaktiven Material in Gegenwart der azeotropen Zusammensetzung gemäß Anspruch 1.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, worin das isocyanatreaktiven Material ein amininitiiertes Polyetherpolyol ist, welches eine Funktionalität von 3 bis 4 hat und eine Molmasse von wenigstens 149 hat.

6. Verfahren gemäß Anspruch 5, worin das Polyisocyanat aus Methylen-überbrückten Polyphenylpolyisocyanaten und Prepolymeren von Methylen-überbrückten Polyphenylpolyisocyanaten mit einem NCO-Gehalt von 25 bis 35% ausgewählt ist.

7. Verfahren gemäß Anspruch 4, worin das Polyisocyanat aus Methylen-überbrückten Polyphenylpolyisocyanaten und Prepolymeren von Methylen-überbrückten Polyphenylpolyisocyanaten mit einem NCO-Gehalt von 25 bis 35% ausgewählt ist.