DE1187012B - Verfahren zur Herstellung von elastischen Kunststoffen, einschliesslich Flaechengebilden aus Polyurethanmassen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von elastischen Kunststoffen, einschliesslich Flaechengebilden aus PolyurethanmassenInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
C08g
Deutsche Kl.: 39 b-22/04
Nummer: 1187 012
Aktenzeichen: F 39240IV c/39 b
Anmeldetag: 13. März 1963
Auslegetag: 11. Februar 1965
Es ist bekannt, Polyurethanmassen mit Hilfe von Formaldehyd zu vernetzen.
Dabei wird nach den in der Gummiindustrie üblichen Methoden unter Verwendung von Paraformaldehyd
verfahren, d. h., es wird einer Polyurethanmasse auf dem Walzwerk oder im Innenmischer
Paraformaldehyd zusammen mit einem stark sauren Katalysator einverleibt und die mehr oder
weniger lagerstabile Masse anschließend einer Hitzebehandlung in der Vulkanisierpresse unterworfen.
Dabei wird monomerer Formaldehyd frei, der unter dem Einfluß des Katalysators die Vernetzung bewirkt.
Ein Verfahren zur Vernetzung von Polyurethanmassen mit Formaldehyd ohne Notwendigkeit einer
Vulkanisation unter Druck und Hitze unter Beachtung der Bedingungen für An- und Ausvulkanisation
war bisher nicht bekannt. Insbesondere war eine Vernetzung mit Formaldehyd aus Lösungen, die
zumindest überwiegend Wasser als Lösungsmittel enthalten, nicht bekannt.
Die französische Patentschrift 915 626 beschreibt
die Vernetzung von Polyurethanmassen mit Formaldehyd, wobei die Masse auch in einem organischen
Lösungsmittel aufgelöst und die entstehende Paste auf Oberflächen aufgebracht und nach Entfernen
des Lösungsmittels bei Temperaturen über 120° C vulkanisiert wird. Die Lösungsmittel beeinflussen die
Vulkanisation nicht, sie dienen lediglich der günstigeren Applikation der Polyurethanmassen auf Oberflächen.
Dieses Verfahren weist eine Reihe von Nachteilen auf, die seine praktische Verwertbarkeit
erheblich einschränken. So sind nur mit aliphatischen Diisocyanaten modifizierte Polyester und Polyesteramide
in befriedigender Weise vulkanisierbar. Polyesteramide, welche mit aromatischen Diisocyanaten
modifiziert sind, weisen bereits ein sehr unbefriedigendes Vulkanisationsverhalten auf, und mit aromatischen
Diisocyanaten modifizierte Polyester sind bereits so reaktionsträge, daß sie bei 100 bis 150°C
nicht mehr mit Formaldehydspendern reagieren. Beim Vulkanisationsversuch werden nur blasig aufgetriebene
weiche Massen erhalten. Dasselbe gilt für Polypropylen- und Polybutylenglykoläther, die, selbst
wenn sie mit 1,6-Hexamethylendiisocyanat modifiziert
sind, nicht mit Formaldehyd vulkanisiert werden können. Das Verfahren ist also gerade auf diejenigen
Polyurethanmassen nicht anwendbar, die technisch besonders bedeutungsvoll sind, nämlich auf PoIyätherurethane
und die hochwertigen, auf Basis aromatischer Diisocyanate aufgebauten Polyesterurethane.
Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens sind die verhältnismäßig hohen Vernetzer- und Katalysator-Verfahren
zur Herstellung von elastischen
Kunststoffen, einschließlich Flächengebilden
aus Polyurethanmassen
Kunststoffen, einschließlich Flächengebilden
aus Polyurethanmassen
Anmelder:
Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft,
Leverkusen
Leverkusen
Als Erfinder benannt:
Dr. Dieter Dieterich,
Dr. Erwin Müller, Leverkusen
Dr. Dieter Dieterich,
Dr. Erwin Müller, Leverkusen
mengen und die erforderlichen hohen Vulkanisationstemperaturen über 120° C. Sie bedingen ein schlechtes
Alterungsverhalten der vulkanisierten Elastomeren, das sich in feinen Bläschen, Rückgang der bleibenden
Dehnung und Übervernetzung und hoher hydrolytischer Anfälligkeit äußert.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Erkenntnis, daß demgegenüber Polyurethanmassen,
welche durch hydrophile Kettensegmente in Wasser löslich oder wenigstens leicht dispergierbar sind,
mit Formaldehyd überraschend leicht vernetzt und in elastische und gegen kochendes Wasser beständige
Kunststoffe mit guten mechanischen Eigenschaften übergeführt werden können. Die Vernetzung im
wäßrigen Medium kann sogar bei Raumtemperatur und pH-Werten über 2 erfolgen.
Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Herstellung von elastischen Kunststoffen
einschließlich Flächengebilden durch Vernetzung von Polyurethanmassen mit Formaldehyd, Formaldehyd
abspaltenden bzw. wie Formaldehyd reagierenden Substanzen in Lösungsmitteln. Das Verfahren ist
dadurch gekennzeichnet, daß wäßrigen Lösungen bzw. Dispersionen von Polyurethanmassen vor oder
nach Herstellung der wäßrigen Lösung bzw. Dispersion Formaldehyd, Formaldehyd abspaltende bzw. wie
Formaldehyd reagierende Substanzen zugesetzt werden und dann bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur
und 150° C unter Formgebung das Lösungsmittel entfernt wird.
Als Ausgangsmaterial geeignet sind alle linearen oder verzweigten Polyurethanmassen, die in irgendeiner
Weise wasserlöslich oder zumindest in wäßriger
509 508/384
3 4
Lösung dispergierbar gemacht worden sind. Dem- isopropanolamine, Dioxäthylpiperazin oder N-Methyl-
gemäß eignen sich Polyurethanmassen, die in üblicher bis-(aminopropyl)-amin, genannt.
Weise aus den üblichen folgenden Grundkompo- Die Umsetzung der vorgenannten Verbindungen
nenten aufgebaut sind: erfolgt nach bekannten Verfahren. Die Reihenfolge
A. Polyhydroxyverbindungen, die linear oder 5 des Zusammengebens der Komponenten ist dabei
verzweigt sein können und ein Molekulargewicht gleichgültig. Die Polyisocyanatmenge kann sich im
von 400 bis 10000 aufweisen: Dazu zählen z.B. Überschuß oder Unterschuß oder auch in Äquivalenz
Polyether, Polyester, Polyacetale, Polyesteramide oder zu den reaktionsfähigen Wasserstoffatomen der ein-Polythioäther.
Als Polyäther seien beispielsweise die gesetzten Polyhydroxyverbindungen sowie gegebenen-Polymerisationsprödukte
des Tetrahydrofurans, Pro- io falls des Kettenverlängerungsmittels befinden. Vorpylenoxyds
oder Äthylenoxyds sowie Misch- oder zugsweise werden annähernd äquivalente Mengen
Pfropfpolymerisationsprodukte dieser Verbindungen an Diisocyanat eingesetzt, so daß eine walzbare
genannt. Man kann auch von einheitlichen oder Masse resultiert.
gemischten Polyäthern, die z. B. durch Kondensation Die Umsetzung der Komponenten kann auch in
von Hexandiol, Methylhexandiol, Heptandiol oder 15 organischen Lösungsmitteln vorgenommen werden.
Octandiol, gegebenenfalls unter Zusatz von 10 bis In Frage kommen beispielsweise Benzol, Chlorbenzol,
30% an niedrigeren Glykolen, erhalten worden sind, Aceton, Methyläthylketon oder Essigester.
ausgehen. Weiter kommen äthoxylierte oder prop- In einigen Fällen führt die Reaktion zwischen den oxylierte (oder mischalkoxylierte) Glykole in Frage. Reaktionskomponenten direkt zu wasserlöslichen Wenn der Polyäther eine quaternierbare Gruppe 20 Polyurethanmassen, z. B. bei überwiegender Verwenenthalten soll, seien alkoxylierte, insbesondere prop- dung von Polyäthylenglykol bzw. Polyacetalen aus oxylierte Glykole mit tertiären Aminogruppen, wie Formaldehyd und Glykol oder Oligoäthylenglykolen. z. B. propoxyliertes Methyldiäthanolamin bzw. alk- Bei Verwendung hydrophober Reaktionsteilnehmer oxylierte primäre Amine, z. B. alkoxyliertes Anilin, wird eine ausreichende Hydrophilie des Endproduktes Toluidin oder Hydrazin, beispielhaft genannt. Unter 25 dadurch erreicht, daß zumindest eine Komponente den Polythioäthern seien insbesondere Kondensations- Verwendung findet, die tertiäre basische Stickstoffprodukte von Thiodiglykol mit sich selbst oder mit atome enthält, die im Laufe der Reaktion quaterniert anderen Glykolen, unter denen auch solche, die oder mittels Säure in ein Salz übergeführt werden. tertiäre Aminogruppen enthalten (z. B. Dioxäthyl- In Wasser dispergierte Polyurethanmassen kann anilin), sein können, erwähnt. 30 man im allgemeinen auch dadurch erhalten, daß man
ausgehen. Weiter kommen äthoxylierte oder prop- In einigen Fällen führt die Reaktion zwischen den oxylierte (oder mischalkoxylierte) Glykole in Frage. Reaktionskomponenten direkt zu wasserlöslichen Wenn der Polyäther eine quaternierbare Gruppe 20 Polyurethanmassen, z. B. bei überwiegender Verwenenthalten soll, seien alkoxylierte, insbesondere prop- dung von Polyäthylenglykol bzw. Polyacetalen aus oxylierte Glykole mit tertiären Aminogruppen, wie Formaldehyd und Glykol oder Oligoäthylenglykolen. z. B. propoxyliertes Methyldiäthanolamin bzw. alk- Bei Verwendung hydrophober Reaktionsteilnehmer oxylierte primäre Amine, z. B. alkoxyliertes Anilin, wird eine ausreichende Hydrophilie des Endproduktes Toluidin oder Hydrazin, beispielhaft genannt. Unter 25 dadurch erreicht, daß zumindest eine Komponente den Polythioäthern seien insbesondere Kondensations- Verwendung findet, die tertiäre basische Stickstoffprodukte von Thiodiglykol mit sich selbst oder mit atome enthält, die im Laufe der Reaktion quaterniert anderen Glykolen, unter denen auch solche, die oder mittels Säure in ein Salz übergeführt werden. tertiäre Aminogruppen enthalten (z. B. Dioxäthyl- In Wasser dispergierte Polyurethanmassen kann anilin), sein können, erwähnt. 30 man im allgemeinen auch dadurch erhalten, daß man
Als Polyacetale kommen sowohl die wasserlös- die Polyurethanmasse in einem organischen Lösungs-
lichen Typen, z. B. aus niederen Glykolen oder mittel, zweckmäßig einem mit Wasser mischbaren,
Ätherglykolen und Formaldehyd, als auch hydro- wie z. B. Dioxan, Aceton oder Methyläthylketon,
phobe Typen, z. B. aus Hexandiol und Formaldehyd, herstellt oder die fertige Masse in einem solchen
in Frage. 35 Lösungsmittel, das dann auch reaktionsfähige Grup-
Auch Polyester oder Polyesteramide sind zu pen aufweisen kann, wie z. B. Äthylalkohol, auflöst,
nennen, die in bekannter Weise aus mehrwertigen Nach Zusatz von Wasser und gegebenenfalls Emul-
Alkoholen und mehrwertigen Carbonsäuren, ge- gatoren wird das organische Medium weitgehend
gebenenfalls unter Mitverwendung von Diaminen entfernt, wobei eine wäßrige Dispersion der PoIy-
oder Aminoalkoholen, erhalten werden. Beispiels- 40 urethanmasse verbleibt.
weise durch Einkondensieren von Methyldiäthanoi- Die Konzentration der wäßrigen Lösung bzw.
amin erhält man Polyester mit tertiären Amino- Dispersion spielt keine ausschlaggebende Rolle,
gruppen. Es ist auch möglich, von solchen Poly- Zur Vernetzung der vorstehend als Ausgangs-
hydroxylverbindungen auszugehen, die bereits Ure- material für das erfindungsgemäße Verfahren be-
than- oder Harnstoffgruppen enthalten. Die Poly- 45 schriebenen in Wasser gelösten oder dispergierten
hydroxylverbindungen lassen sich ohne weiteres Polyurethanmassen kommen neben gasförmigen oder
untereinander mischen, auch solche mit oder ohne gelösten, insbesondere wäßrigem Formaldehyd, auch
basische Gruppen. alle Substanzen in Frage, die unter den Reaktions-
B. Diisocyanate: Es eignen sich alle aliphatischen bedingungen Formaldehyd abzuspalten vermögen oder
oder aromatischen Diisocyanate, auch die als hoch- 50 wie Formaldehyd reagieren. Dazu gehören C-, N-,
aktiv bekannten, wie 1,5-Naphthylendiisocyanat, P-, O- oder S-Methylolverbindungen, ferner oligo-4,4'-Diphenylmethandiisocyanat,
4,4'-Dibenzyldiiso- oder polyfunktionelle Derivate von Methylolverbincyanat, 1,3-Phenylendiisocyanat, 1,4-Phenylendiiso- düngen, cyclische Acetale des Formaldehyds, Methycyanat
oder Toluylendiisocyanat. Weniger reaktive loläther, Methylolacetate, Methylol-N-acetale (Man-Diisocyanate,
wie Tetraalkyldiphenylmethandiisocy- 55 nichbasen), Formale, Harnstoff- oder Melaminanate,
Dicyclohexylmethandiisocyanat oder alipha- Formaldehyd-Addukte oder Resole sowie hochmoletische
Diisocyanate, bieten den Vorteil, Umsetzungs- kulare Vertreter dieser Verbindungsklassen,
produkte mit weitgehend linearem Aufbau zu liefern. Beispielhaft seien angeführt: Trioxan, Paraform-
produkte mit weitgehend linearem Aufbau zu liefern. Beispielhaft seien angeführt: Trioxan, Paraform-
C. Sogenannte Kettenverlängerungsmittel mit reak- aldehyd, Methylal, Methylolaceton, Dimethylolaceton,
tionsfähigen Wasserstoffatomen, wie z. B. die üblichen 60 Trimethylolaceton, Tetramethylolaceton, Methylol-Glykole,
mehrwertige Alkohole, wie Trimethylol- malonester, Methylolnitromalonester, Hydroxymethylpropan,
Aminoalkohole oder Diamine, wie Äthylen- nitropropan, S-Hydroxymethyl-p-tert.-butylthiophediamin
oder Ν,Ν'-Dimethyl-propylendiamin. nol, Tris-(hydroxymethyl)-phosphin, Diphenyl-bis-(hy-
Insbesondere seien hier Glykole oder Diamine, droxymethyl)-phosphoniumchlorid, Hexamethylen-
die noch tertiäre basische Stickstoffatome enthalten, 65 tetramin, ferner Methylolverbindungen, Methylol-
z. B. Methyldiäthanolamin, Butyldiäthanolamin, Oleyl- äther oder Methylolacetate von Harnstoff, Äthylen-
diäthanolamin, Dioxäthylanilin, Dioxäthyltoluidin, harnstoff, Methylendiharnstoff, Diharnstoffmethylen-
Dioxäthylmesidin, Alkyldiisopropanolamine, Aryldi- äther, Hexamethylendiharnstoff, Acetylendiharnstoff,
5 6
Hydrazodicarbonainid, Acrylamid oder Methacryl- bevorzugt mit Formaldehyd reagieren, in die Poly"
amid sowie Homo- oder Mischpolymerisaten dieser urethanmasse, etwa mittels Dioxäthyl-m-toluidin.
Verbindungen, Uronen, z. B. Tetrahydro-l,3,5-oxdi- Die Menge an Formaldehyd bzw. seinen Derivaten
azinon-(4), Dimethyl-bis-(ureidoäthyl)-ammoniumver- kann zur Vernetzung in weiten Grenzen schwanken,
bindungen, Melamin, Dicyandiamid, Lauroylamid, 5 Als Anhaltspunkt kann eine Menge von 0,5 bis
Stearoylamid, 4,5-Dihydroxytetrahydroimidazolon-(2), 10 Gewichtsprozent, bezogen auf Feststoffgehalt der
Polymethylolpolyvinylalkohol oder Polyvinylalkohol- Lösung bzw. Dispersion und berechnet als freier
polyformal. Formaldehyd, angenommen werden. Eine größere
Der Formaldehyd oder die wie Formaldehyd Menge ist möglich, die elastischen Eigenschaften
wirkenden Substanzen können als solche oder in io gehen indessen zurück. Auf der anderen Seite ist
organischen Lösungsmitteln oder in Wasser gelöst zu berücksichtigen, daß insbesondere bei Verwendung
verwendet werden. Man setzt diese Vernetzungs- von Formaldehyd selbst ein Teil sich durch Vermittel
der Polyurethanmasse zu einem beliebigen dampfung der Vernetzungsreaktion entzieht.
Zeitpunkt zu. Man kann sie ebensogut der lager- Erfindungsgemäß läßt man einfach das Lösungsfähigen Lösung bzw. Dispersion der Polyurethan- 15 mittel bei Raum- oder erhöhter Temperatur vermasse direkt nach ihrer Herstellung oder zu beliebiger dampfen und heizt den zurückbleibenden Kunststoff Zeit bis kurz vor der Verarbeitung zugeben als auch gegebenenfalls bei 50 bis 15O0C einige Zeit, vorzugsgegebenenfalls bereits der Polyurethanmasse im orga- weise 2 bis 60 Minuten, nach,
nischen Medium vor der Überführung ins wäßrige Die Verfahrensprodukte, die eine gewisse Hydro-Medium. 20 philie mit guter Wasserbeständigkeit, auch bei erhöhter
Zeitpunkt zu. Man kann sie ebensogut der lager- Erfindungsgemäß läßt man einfach das Lösungsfähigen Lösung bzw. Dispersion der Polyurethan- 15 mittel bei Raum- oder erhöhter Temperatur vermasse direkt nach ihrer Herstellung oder zu beliebiger dampfen und heizt den zurückbleibenden Kunststoff Zeit bis kurz vor der Verarbeitung zugeben als auch gegebenenfalls bei 50 bis 15O0C einige Zeit, vorzugsgegebenenfalls bereits der Polyurethanmasse im orga- weise 2 bis 60 Minuten, nach,
nischen Medium vor der Überführung ins wäßrige Die Verfahrensprodukte, die eine gewisse Hydro-Medium. 20 philie mit guter Wasserbeständigkeit, auch bei erhöhter
Je nach dem pH-Wert der wäßrigen Lösung der Temperatur vereinen, sind vor allem als Beschich-
Polyurethanmasse kann mit öder ohne zusätzlichem tungen oder Imprägnierungen, als Haftvermittler
Katalysator gearbeitet werden. Bei Verwendung von oder für elastische Filme, Folien bzw. Fäden geeignet.
Polyurethanmassen, die mit Alkylierungsmitteln qua-
terniert oder mit anorganischen oder organischen 25 B e i s ρ i e 1 1
Säuren in salzartige Polymere übergeführt worden Herstellung der Polyurethanmasse
sind, ist es ohne weiteres möglich, durch Zugabe
einer ausreichenden Menge des Alkylierungsmittels 1 kg Polypropylenglykoläther (OH-Zahl 56) werden
oder der Säure einen pH-Wert zwischen 4 und 2 30 Minuten bei 13O0C entwässert und mit 266 g
einzustellen, ohne daß Koagulation erfolgt. In solchen 30 2,4-Toluylendiisocyanat 1 Stunde bei 130 bis 140°C
Fällen kann auf einen zusätzlichen Katalysator gerührt. Nach Abkühlen auf 400C werden 120 g
verzichtet werden. N-Methyldiäthanolamin zugesetzt. Die hoch viskose
Geht man jedoch von neutralen Lösungen aus, so Schmelze wird 18 Stunden bei 1000C nachgeheizt,
wird man diesen zweckmäßig zu einem beliebigen Es resultiert eine Polyurethanmasse mit einer Defo-
Zeitpunkt einen Katalysator zufügen. Geeignete 35 Härte von 1900 und einer Defo-Elastizität von 22.
Katalysatoren sind z. B. Salzsäure, Salpetersäure, 450 g einer 33,3%igeri acetonischen Lösung der
Fluoroborsäure, Perchlorsäure, Oxalsäure, Weinsäure, als Ausgangsmaterial erhaltenen Polyurethanmasse
Ameisensäure, p-Toluolsulfonsäure, Dimethylsulfat, werden mit 6 ml 400/0igem wäßrigem Formaldehyd
Benzoylchlorid, ferner Komplexe aus Lewis-Säuren und so viel ln-Salzsäure versetzt, bis ein pH-Wert
mit tertiären Aminen, z. B. der Zinkchlorid-Chinolin- 40 von 3 erreicht ist (etwa 110 ml). Nach Zusatz von
Komplex. . 300 ml Wasser wird Aceton im Vakuum abgezogen.
Mit dem Katalysator stellt man in der Lösung Die wäßrige Kunststofflösung wird auf Glasplatten
bzw. Dispersion einen pH-Wert zwischen 5 und 2 gegossen und das Wasser bei Raumtemperatur verein,
dampft. Die erhaltene elastische Folie hat eine Festig-
Erfolgt die Zugabe des Katalysators zur wäßrigen 45 keit von über 80 kp/cm2, ist jedoch noch in wäßrigem
Polyurethanlösung bzw. -dispersion, so muß dafür Aceton löslich. Nach einer Wärmebehandlung bei
Sorge getragen werden, daß keine örtliche Koagu- 100° C während 10 Minuten ist die Folie in wäßrigem
lation erfolgt. Man erreicht dies durch vorsichtige Aceton unlöslich. Gleichzeitig ist die Elastizität
Zugabe unter Rühren, wodurch ein örtlicher Abfall erhöht.
des pH-Wertes unter 2 verhindert wird. Dasselbe wird 50 B e i s t>
i e 1 2
durch Zugabe von Verbindungen erreicht, die erst
durch Zugabe von Verbindungen erreicht, die erst
in Wasser Säuren bilden (Dimethylsulfat oder Säure- Es wird wie im Beispiel 1 verfahren, jedoch an
chloride). Gegebenenfalls können kationische oder Stelle der wäßrigen Formaldehydlösung der wäß-
neutrale Emulgatoren zugefügt werden. rigen Kunststofflösung eine wäßrige Lösung von
Die Leichtigkeit, mit der die gewünschte Ver- 55 4 g Hexamethylolmelamin zugefügt. Es resultiert
netzungsreaktion erfolgt, hängt außer von Art und eine wasserunlösliche elastische Folie.
Menge des Vernetzers und des Katalysators (pH- . .
Wert) und der Temperatur auch sehr wesentlich von Beispiel
der Konstitution der Polyurethanmasse ab. Poly- Es wird wie im Beispiel 2, jedoch unter Verwendung
urethanmassen aus aromatischen Diisocyanaten rea- 60 von 5 g Melaminhexamethylolmethyläther verfahren,
gieren am schwierigsten, d. h., sie erfordern bei Es resultiert eine wasserunlösliche elastische Folie,
gleichen sonstigen Bedingungen die niedrigsten pH- . .
Werte. Polyurethanmassen aus aliphatischen Diiso- Beispiel 4
cyanaten reagieren leichter, z. B. tritt eine Vernetzung Es wird wie im Beispiel 2, jedoch unter Verwendung
mit Formaldehyd bei pH 2 bereits bei Raumtempe- 65 von 5 g Tetrahydro-l,3,5-oxadiazinon-(4)-N,N-dime-
ratur ein. Die Vernetzung wird noch mehr erleichtert thylolmethyläther (aus Harnstoff und Formaldehyd
durch den Einbau von Harnstoffgruppen oder aro- in Methanol) verfahren. Es resultiert eine wasser-
matisch gebundenen tertiären Aminogruppen, die unlösliche elastische Folie.
Beispiel 5
Herstellung der Polyurethanmasse
800 g Polypropylengiykoläther (OH-Zahl 56) werden
30 Minuten bei 1300C entwässert und V2 Stunde
bei 1300C mit 341 g Diphenylmethandiisocyanat gerührt. Nach Abkühlen auf 400C werden 200 g des
obigen Polypropylenglykoläthers und 100 g N-Methyldiäthanolamin
in einem Guß zugesetzt. Die homogene Schmelze wird in Formen gegossen und 24 Stunden bei 1000C nachgeheizt. Defo-Härte 2750,
Defo-Elastizität 28.
450 g einer 33,37oigen acetonischen Lösung der
als Ausgangsmaterial erhaltenen Polyurethanmasse werden mit In-Salzsäure versetzt, bis ein pH-Wert
von 3 erreicht ist, die klare Lösung mit 200 ml Wasser
verdünnt und das Aceton im Vakuum abgezogen. Dann wird vorsichtig eine Lösung von 6 g Melaminhexamethyjoimethyläther
in Methanol—Wasser zugefügt
Die resultierende latexähnliche Emulsion liefert auf Glasplatten nach Verdunsten des Wassers bei
Raumtemperatur milchigtrübe Folien, die hochelastisch, zugfest und ausgezeichnet beständig gegen
kochendes Wasser sind.
Beispiel 6 Herstellung der Polyurethanmasse
1 kg eines Adipinsäure-Hexandiol-Polyesters (OH-Zahl
64) wird bei 1300C im Vakuum entwässert und anschließend 30 Minuten bei 800C mit 1088 g
Toluylendiisocyanat umgesetzt. In die Schmelze läßt man unter Rühren und kräftiger Kühlung allmählich
eine Lösung von 400 g Butandiol-(1,4) und 120 g N-Methyldiäthanolamin in 1,61 Aceton fließen, wobei
die Lösung auf Siedetemperatur kommt. Nach 2,5 Stunden ist die Lösung hochviskos geworden
und wird mit 21 Aceton verdünnt, worauf noch
3 Stunden bei 55 0C gehalten wird. Man erhält eine klare 47,87oige Lösung des Polyurethans in Aceton,
die bei Raumtemperatur eine Viskosität von über 100 St aufweist.
400 g der Lösung werden mit 3,4 ecm Dimethylsulfat 30 Minuten auf 5O0C erhitzt und hierauf mit
2,0 ecm Eisessig und 300 ecm Wasser versetzt. Nach Abdestfllieren des Acetons erhält man einen dünnflüssigen
Latex mit einem Feststoffgehalt von 44 7o·
Dem fertigen Latex werden 11 % seines Feststoffgewichts
an Tetrahydropyrimidinondimethylolmethyläther zugesetzt und der pH-Wert mittels Weinsäure
auf 4 bis 5 gebracht. Der Latex hinterläßt — auf Glasplatten gegossen — harte, glänzende Filme,
die in 807eJgem Aceton löslich sind. Nach einer Stunde
Nachheizen bei 90 bis 1000C sind die Filme wesentlich
härter und in organischen Lösungsmitteln völlig unlöslich.
Man verfährt wie im Beispiel 6, jedoch unter Zusatz von 45 7o Tetrahydropyrimidinondimethylolmethyläther,
und erhält noch härtere spröde Filme, die in organischen Lösungsmitteln wenig quellen.
Beispiel 8
Herstellung der Polyurethanmasse
Herstellung der Polyurethanmasse
250 g eines Adipinsäure-Hexandiol-Polyesters werden nach der Entwässerung mit 104 g 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat
30 Minuten bei 800C zur Reaktion gebracht. Die Schmelze wird auf 40° C abgekühlt
und mit 30 g N-Methyldiäthanolamin in 300 ml Aceton versetzt. Nach 15 Minuten ist eine viskose
Lösung entstanden, die mit 400 ml Aceton verdünnt wird. 1 Stunde später wird erneut mit 400 ml Aceton
versetzt. Man erhält eine 3O,67oige Polyurethan-
*o lösung, die eine Viskosität von etwa 80 St aufweist.
300 g dieser Lösung werden mit 500 ml Aceton verdünnt und mit 40 ecm Methylchlorid 4 Stunden
auf 800C erhitzt. Anschließend pumpt man 50 ecm
Wasser zu, wodurch die entstandene hochviskose Lösung wieder dünnflüssig wird. Nach Zusatz von
weiteren 300 ecm Wasser wird das Aceton im Vakuum abdestilliert. Man erhält eine 2O7oige wäßrigkolloide Polyurethanlösung.
Zur Feststellung der Vernetzbarkeit unter verschiedenen Bedingungen werden Proben der wäßrigen
Polyurethanlösung mit 40 7o wäßriger Formaldehydlösung (I) bzw. wäßrigem Tetrahydropyrimidinondimethyloldimethyläther
(II) versetzt. Niedrigere pH-Werte als 5 werden mit Weinsäure eingestellt. Die Proben werden bei verschiedenen Temperaturen
nachgeheizt und eingetretene Vernetzung durch negativen Ausfall der Löseprobe in 8O7oigem wäßrigem
Aceton festgestellt.
Vernetzer | pH | 1 Stunde bei 70° C |
V2 Stunde bei 90° C |
Va Stunde bei 1000C |
Keiner .... | 5,5 | löslich | löslich | löslich |
9,0% I ·· | 5 | löslich | löslich | teilweise vernetzt |
9,0% I .. | 3 | löslich | vernetzt | vernetzt |
12,570 Π | 6 | löslich | löslich | löslich |
12,570 II | 3 | löslich | stark vernetzt |
stark vernetzt |
Es wird wie im Beispiel 8 verfahren, jedoch unter Verwendung von 5,7 ml Dimethylsulfat an Stelle
von Methylchlorid zur Quaternierung von 300 g der acetonischen Polyurethanlösung.
Vernetzer | pH | 1 Stunde bei 50° C |
1 Stunde bei 70° C |
V2 Stunde bei 90° C |
V2 Stunde bei 100° C |
1,6% Π 1,6% Π |
5 3 |
löslich löslich |
langsam löslich langsam löslich |
sehr langsam löslich stark vernetzt |
vernetzt stark vernetzt |
Vemetzer | pH | 20° C | 1 Stunde bei 50° C |
V2 Stunde bei 80° C |
Keiner | 5 | löslich | löslich | löslich |
4% I | 5 | löslich | löslich | vernetzt |
4% II .... | 4 | löslich | langsam löslich |
stark vernetzt |
10
Beispiel 10
Herstellung der Polyurethanmasse
Herstellung der Polyurethanmasse
250 g eines Adipinsäure-Hexandiol-Polyesters (Molekulargewicht 2000) werden nach Entwässerung mit
30,3 g 1,6-Hexamethylendiisocyanat 1 Stunde bei 12O0C zur Reaktion gebracht. Bei 70° C fügt man zu der
Schmelze eine Lösung von 3 g N-Methyldiäthanolamin in 170 ecm Aceton, hält 5 Stunden bei 60° C
und verdünnt mit weiteren 300 ecm Aceton. Die Lösung wird mit 25 ecm Methylchlorid 4 Stunden
bei 8O0C zur Reaktion gebracht, mit 500 ecm Wasser
versetzt und Aceton abdestilliert. Man erhält einen milchigweißen wäßrigen Polyurethanlatex mit einem
Feststoffgehalt von 37%.
Die Vernetzung mit Formaldehyd erfolgt wie im Beispiel 8.
tritt bereits mit Spuren eines trifunktionellen Isocyanats
Vernetzung ein.
Vernetzer | pH | 1 Stunde bei 8O0C |
1 Stunde bei 100° C |
3 Stunden bei 130° C |
9%I···· 9%I·-·· 12,5 7„ II |
neutral etwa 3 etwa 3 |
löslich löslich löslich |
löslich löslich löslich |
löslich löslich vernetzt |
15
Vergleichsversuch
Zum Vergleich wird die Formaldehydvernetzbarkeit eines in üblicher Weise aufgebauten, keine
quartären Ammoniumgruppen enthaltenden Polyurethans geprüft. Es handelt sich um ein besonders
hochmolekulares Polyurethan aus Adipinsäure-Glykol-Polyester,
57o Butandiol und 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat, das in Tetrahydrofuran zu einer
2070igen opaken Lösung (Viskosität 43 St) gelöst worden ist. Infolge des hohen Molekulargewichts
Im dritten Fall tritt bei 1000C Reaktion des Vernetzers
mit sich selbst ein unter Bildung eines Harnstoffharzes, während das Polyurethan vollständig
löslich bleibt.
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung von elastischen Kunststoffen einschließlich Flächengebilden durch
Vernetzung von Polyurethanmassen mit Formaldehyd, Formaldehyd abspaltenden bzw. wie
Formaldehyd reagierenden Substanzen in Lösungsmitteln, dadurchgekennzeichnet,
daß wäßrigen Lösungen bzw. Dispersionen von Polyurethanmassen vor oder nach Herstellung
der wäßrigen Lösung bzw. Dispersion Formaldehyd, Formaldehyd abspaltende bzw. wie
Formaldehyd reagierende Substanzen zugesetzt werden und dann bei Temperaturen zwischen
Raumtemperatur und 1500C unter Formgebung
das Lösungsmittel entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus Lösungen bzw. Dispersionen
mit einem pH-Wert zwischen 5 und 2 unter Formgebung das Lösungsmittel entfernt wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 915 626.
Französische Patentschrift Nr. 915 626.
509 508/384 2.65 Q Bundesdruckerei Berlin
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