Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Stoffen mit
Ester-, Amid-, Harnstoff- und Urethan-Gruppen durch Umsetzung von Carbonsäuren,
Alkoholen und Isocyanaten in Gegenwart von heteroaromatischen Aminen unter Abspaltung
von CO2 sowie die so herstellbaren Schaumstoffe.
Es ist generell bekannt, daß Carboxygruppen bei der Umsetzung mit
Isocyanaten Kohlendioxid entwickeln und so zur Treibreaktion in PUR-Kunststoffen
beitragen können (siehe 0. Bayer, Angewandte Chemie Band 59, S. 267 (1947)). Für
technische Treibreaktionen ist diese Reaktion bisher ungenügend und bei weitem nicht
ausreichend.
Eine Verbesserung erfolgte durch die Verwendung von Ameisensäure als
Treibmittel, wie es in der DE 32 23 567
beschrieben ist. Dort werden Polyurethan-Schaumstoffe aus Carbonsäuren, Polyolen,
Diisocyanaten, tertiären Aminen und Wasser hergestellt. Als Carbonsäure wird Ameisensäure
eingesetzt (siehe Beispiele). Auf Wasser als Blähmittel kann gegebenenfalls verzichtet
werden (siehe Seite 6, Zeilen 11 bis 27). Als Katalysatoren werden neben metallorganischen
Verbindungen auch tertiäre Amine genannt wie Dimethylbenzylamin, Tetramethylethylendiamin,
Triethylendiamin, Hexamethylentetramin und Dimethylcyclohexylamin. Es ist nicht
ausdrücklich angegeben, bei welchen Temperaturen die Reaktion erfolgt.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist die Entwicklung von CO (brennbar,
giftig) neben CO2 als Treibgas. Wie bei wassergetriebenen Schäumen muß
die Ameisensäure direkt vor dem Schäumungsprozeß der Polyol-Isocyanat-Mischung zugegeben
werden. Außerdem ist die polare Ameisensäure, genau wie Wasser, mit den meisten
anderen PUR-Rohstoffen unverträglich.
In der DE 30 41 589 werden
gemischte Carbonsäure/Carbaminsäure-Anhydride als Treibmittel zur Herstellung von
Schaumkunststoffen beschrieben. Sie werden aus aliphatischen und/oder cycloaliphatischen
Isocyanaten mit schwachen Mono- oder Polycarbonsäuren erhalten. Die Anhydride müssen
einen Schmelzpunkt von mehr als 40 °C haben. Die CO2-Entwicklung
erfordert Temperaturen von mehr als 100 °C, obwohl die CO2-Abspaltung
teilweise bereits bei ca. 60 bis 70 °C beginnt. Für die eigentliche Treibreaktion
werden keine Katalysatoren benötigt. Es können aber Katalysatoren mitverwendet werden,
z.B. organische Metallverbindungen, Mannichbasen und auch tertiäre Amine, z.B. n-Methylmorpholin,
1,2-Diazabicyclo-(2,2,2)-octan, Bis-(dimethylaminoalkyl)-piperazin und 1,2-Dimethylimidazol,
wobei organische Metallverbindungen (z.B. organische Zinnverbindungen) bevorzugt
werden. Es werden halbharte bis harte PUR-Schaumstoffe erhalten mit einer Rohdichte
von mindestens 128 kg/m3. Neben der hohen Starttemperatur, die den Einsatz
des Treibmittels nur unter großem technischem Aufwand erlaubt, und der hohen Rohdichte
zeigt das Verfahren noch folgende Nachteile (s. DE
38 40 817, Seite 2):
"Die gemischten Anhydride sollen einerseits bei Temperaturen von bis ca. 60 °C,
auch in Lösung lagerstabil sein und andererseits bereits ab ca. 80 °C unter
Freisetzung von Kohlendioxid die Treibwirkung entfalten. Man bewegt sich daher hinsichtlich
der Kohlendioxid-Abspalttemperatur auf einem sehr engen Grat. Zur Herstellung der
gemischten Anhydride können nur aliphatische Isocyanate eingesetzt werden. Die üblicherweise
als Polyisocyanatkomponente verwendeten aromatischen Polyisocyanate sind demgegenüber
zur Herstellung der speziellen Treibmittel ungeeignet.
Zur Durchführung des Verfahrens müssen die gemischten Anhydride zunächst
in einer separaten Reaktion hergestellt und isoliert und schließlich vorsichtig
mit dem Polyolgemisch abgemischt werden. Dies sind zusätzliche Verfahrensschritte,
die den Einsatz dieser Verbindungen weiter verteuern und kompliziert erscheinen
lassen. Gebrauchsfertige, die genannten Treibmittel enthaltende Polyole können kaum
gelagert und gefahrlos transportiert werden, da bei Überhitzungen, die trotz sorgfältiger
Handhabung zuweilen auftreten können, die Gefahr eines gefährlichen Druckaufbaus
nicht ausgeschlossen werden kann."
In der DE 26 07 999 werden
Schaumstoffe beschrieben, die durch Umsetzung von Hydroxylgruppen aufweisenden organischen
Verbindungen mit einem Überschuß an Polyisocyanaten in Gegenwart von Isocyanat-Trimerisierungskatalysatoren,
Treibmitteln und gegebenenfalls üblichen Polyurethan-Katalysatoren sowie weiteren
Zusatzstoffen erhalten werden, wobei ein Zusatz von 0,001 bis 0,05 Äquivalent einer
Carbonsäure pro Äquivalent Isocyanat zu dem Reaktionsgemisch von besonderer Bedeutung
ist, wobei die Carbonsäure nicht als eigentliches Treibmittel, sondern zur Modifizierung
der Eigenschaften eingesetzt wird. Erfindungsgemäß werden Wasser und/oder leicht
flüchtige organische Substanzen als Treibmittel mitverwendet. Als Katalysatoren
werden bei der Polymerisationsreaktion solche Verbindungen eingesetzt, die bereits
bei Raumtemperatur eine Trimerisierungsreaktion initiieren, z.B.
Mannichbasen und sekundäre Amine. Für die Polyurethan-Reaktion werden übliche Katalysatoren
eingesetzt wie z.B. N-Methyl-morpholin, 1,4-Diazabicyclo-(2,2,2)-octan, N-Methyl-N'-dimethylaminoethyl-piperazin
und 1,2-Dimethylimidazol. Nachteilig ist bei diesem Verfahren, daß Wasser oder flüchtige
organische Substanzen als Treibmittel mitverwendet werden müssen. So wurde in allen
Beispielen Trichlorfluormethan als Treibmittel verwendet.
In der EP 423 594 wird ein
Verfahren zur Herstellung von Formkörpern einer Rohdichte von mindestens 250 kg/m3
aus Polyurethan-Schaumstoffen beschrieben, wozu ein aromatisches Polyisocyanat mit
einer organischen Polyhydroxyl-Verbindung in Gegenwart eines Salzes aus einer organischen
Carbonsäure mit einer mindestens eine N-H-Bindung aufweisenden Stickstoffbase umgesetzt
wird. Auch tertiäre Aminogruppen aufweisende Amine können eingesetzt werden, wenn
sie neben der tertiären Aminogruppe noch mindestens eine primäre oder sekundäre
Aminogruppe aufweisen, wie beispielsweise N,N-Dimethyl-1,3-propylendiamin. Nachteilig
ist, daß ohne weitere Treibmittel nur halbharte bis harte Integral-Schaumstoffe
hergestellt werden können.
In der DE 38 40 817 wird ein
Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Polyurethanschaumstoffen und die nach
diesem Verfahren erhaltenen Formkörper beschrieben, wobei eine Rohdichte von mindestens
250 kg/m3 erhalten wird. Als Treibmittel werden Carbonsäuren verwendet. Besonders
bevorzugt sind Carbonsäuren, die neben der Carboxylgruppe noch mindestens eine weitere
gegenüber Isocyanaten reaktionsfähige Gruppe besitzen, wie z.B. Milchsäure und deren
wäßrige Lösung. Als Katalysatoren werden tertiäre Amine und metallorganische Verbindungen
verwendet. Von Nachteil ist auch hier die relativ hohe Rohdichte der Schäume und
eine bevorzugte Temperatur der Formwerkzeuge von 50 °C.
Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die Verwendung von Carbonsäuren
als Treibmittel für PUR-Systeme bisher große Nachteile aufwies, insbesondere die
Anwendung höherer Temperaturen, eine unzureichende Treibwirkung, hohe Rohdichten,
unvollständige Reaktionen, die Entstehung giftiger und brennbarer Gase. Diese stehen
einer technischen Anwendung im Wege, wie es auch in der DE
30 91 589 angegeben ist.
Hiervon ausgehend soll ein Verfahren bereitgestellt werden, daß die
erwähnten Nachteile nicht oder allenfalls in stark vermindertem Umfang hat. Insbesondere
soll es möglich sein, auf einfachem Wege Schaumstoffe geringer Dichte herzustellen,
ohne daß man das Ausgangsreaktionsgemisch erwärmen muß. Innerhalb technisch anwendbarer
Zeiten soll die Reaktion praktisch beendet sein.
Die erfindungsgemäße Lösung ist den Patentansprüchen zu entnehmen.
Sie beruht vor allem auf der Auswahl von bestimmten Katalysatoren für die Reaktion
von Carbonsäuren, Alkoholen und Isocyanaten. Die dadurch erhaltene CO2-Abspaltung
ist so intensiv, daß auf konventionelle Treibmittel wie Fluorkohlenwasserstoffe
und Wasser sogar ganz verzichtet werden kann. Ein weiterer Vorteil der erfindunsgemäßen
Lösung ist der praktisch vollständige Einbau der verwendeten Carbonsäure in das
Polymergerüst, verbunden mit einer hohen, fast quantitativen Kohlendioxidausbeute.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Stoffen mit Ester-,
Amid-, Harnstoff- und Urethan-Gruppen besteht in der Umsetzung von A) Carbonsäuren,
B) Alkoholen und C) Isocyanaten in Gegenwart von heteroaromatischen Aminen unter
Abspaltung von CO2. Derartige Amine sind bekannt (s. H. Beyer, Lehrbuch
der organischen Chemie, 18. Auflage, S. 613).
Unter "Stoffen" werden die nieder- oder hochmolekularen Reaktionsprodukte
von Carbonsäuren, Alkoholen und Isocyanaten verstanden.
Sie sind durch Ester-, Amid-, Harnstoff und Urethan-Gruppen charakterisiert.
Die äußere Form ist für sie nicht maßgeblich.
Unter "Schaumstoffen" werden künstlich hergestellte Werkstoffe zelliger
Struktur und geringer Rohdichte aus Polymeren verstanden.
Unter "Carbonsäuren" werden Säuren verstanden, die eine oder mehrere
Carboxyl-Gruppen (-COOH) enthalten. Die Carboxyl-Gruppen können mit gesättigten,
ungesättigten und/oder verzweigten Alkyl- oder Cycloalkyl-Resten oder mit aromatischen
Resten verbunden sein. Sie können weitere Gruppen wie Ether-, Ester-, Halogen-,
Amid-, Amino- und Harnstoffgruppen enthalten. Bevorzugt werden jedoch Carbonsäuren,
die als Flüssigkeiten bei Raumtemperatur leicht einarbeitbar sind, wie native Fettsäuren
oder Fettsäuregemische, COOH-terminierte Polyester- oder Polyamide, Dimerfettsäuren
und Trimerfettsäuren. Konkrete Beispiele für die erfindungsgemäßen Carbonsäuren
sind: Valerian-, Capron-, Capryl-, Caprin-, Laurin-, Myristin-, Palmitin-, Stearin-,
Isostearin-, Isopalmitin-, Arachin-, Behen-, Cerotin- und Melissin-Säuren sowie
die ein- oder mehrfach ungesättigte Säuren Palmitolein-, Öl-, Elaidin-, Petroselin-,
Eruca-, Linol-, Linolen- und Gadoleinsäure. Außerdem seien auch noch genannt: Adipinsäure,
Sebacinsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Trimellitsäure, Phthalsäure, Hexahydrophthalsäure,
Tetrachlorphthalsäure, Oxalsäure, Mukonsäure, Bernsteinsäure, Fumarsäure, di- oder
trimerisierte ungesättigte Fettsäuren, gegebenenfalls in Mischung mit monomeren
ungesättigten Fettsäuren und gegebenenfalls Partialester dieser Verbindungen.
Unter "Alkoholen" sind Hydroxyl-Derivate von aliphatischen und alicyclischen
gesättigten, ungesättigten und/oder verzweigten Kohlenwasserstoffen zu verstehen.
Es kommen sowohl 1- als 2- oder höherwertige Alkohole in Frage. Hierzu gehören neben
einwertigen Alkoholen auch die aus der Polyurethan-Chemie an sich bekannten niedermolekularen
Kettenverlängerungsmittel bzw. Vernetzer mit Hydroxylgruppen. Konkrete Beispiele
aus dem niedermolekularen Bereich sind Pentanol, 2-Ethylhexanol, 2-Octanol, Ethylenglykol,
Propylenglykol, Trimethylenglykol, Tetramethylenglykol, Butylenglykol-2,3, Hexamethylendiol,
Octamethylendiol, Neopentylglykol, 1,4-Bishydroxymethylcyclohexan, 2-Methyl-1,3-Propandiol,
Hexantrio1-(1,2,6), Glycerin, Trimethylolpropan, Trimethylolethan, Pentaerythrit,
Sorbit, Formit, Methylglycosid, Butylenglykol sowie höhere Polyethylen-, Polypropylen-
und Polybutylenglykole.
Zur Herstellung von hochmolekularen Verbindungen kommen weitere in
der PUR-Chemie an sich bekannte organische Polyhydroxyl-Verbindungen in Frage. In
Betracht kommen insbesondere die an sich bekannten Polyhydroxy-Polyether des Molekulargewichts-Bereichs
von 60 bis 10 000, vorzugsweise 70 bis 6 000 mit 2 bis 10 Hydroxylgruppen pro Molekül.
Derartige Polyhydroxy-Polyether werden in an sich bekannterweise durch Alkoxylierung
von geeigneten Startermolekülen erhalten, z.B. von Wasser, Propylenglykol, Glycerin,
Trimethylolpropan, Sorbit, Rohrzucker, Aminoalkohole wie Ethanolamin oder Diethanolamin
oder aliphatischer Amine wie n-Hexylamin oder 1,6-Diaminohexan bzw. beliebige Gemische
derartiger Startermoleküle. Geeignete Alkoxylierungsmittel sind insbesondere Propylenoxid
und gegebenenfalls Ethylenoxid.
Ebenso kommen für die Schaumstoff-Herstellung die üblichen Polyester-Polyole
des Molekulargewichts-Bereiches von 400 bis 10 000 in Frage, wenn sie 2 bis 6 Hydroxylgruppen
enthalten. Geeignete Polyester-Polyole sind die an sich bekannten Umsetzungsprodukte
von überschüssigen Mengen an mehrwertigen Alkoholen der als Startermoleküle bereits
beispielhaft genannten Art mit mehrbasischen Säuren wie beispielsweise Bernsteinsäure,
Adipinsäure, Phthalsäure, Tetrahydrophthalsäure oder beliebigen Gemischen derartiger
Säuren.
Verwendet werden können auch Partialester von gesättigten und ungesättigten
Fettsäuren mit Polyhydroxyverbindungen sowie deren eth- oder propoxylierte Derivate,
gesättigte und ungesättigte Fettalkohole, Zucker, Ringöffnungsprodukte von epoxidierten
Triglyceriden oder Fettsäureestern mit Alkoholen, Carbonsäuren, Aminen und Wasser
sowie entsprechende alkoxylierte Derivate und Ricinusöl oder Ricinusölderivate.
Zur Herstellung von Schaumstoffen werden mehrfunktionelle aromatische
und aliphatische Isocyanate eingesetzt.
Vorzugweise enthalten die geeigneten mehrfunktionellen Isocyanate
im Mittel 2 bis höchstens 4 NCO-Gruppen. Beispielsweise seien als geeignete Isocyanate
genannt 1,5-Naphthylendiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat (MDI), hydriertes
MDI (H12MDI), Xylylendiisocyanat (XDI), Tetramethylxylylendiisocyanat
(TMXDI), 4,4'-Diphenyldimethylmethandiisocyanat, Di- und Tetraalkyldiphenylmethandiisocyanat,
4,4'-Dibenzyldiisocyanat, 1,3-Phenylendiisocyanat, 1,4-Phenylendiisocyanat, die
Isomeren des Toluylendiisocyanats (TDI), gegebenenfalls in Mischung, 1-Methyl-2,4-diisocyanato-cyclohexan,
1,6-Diisocyanato-2,2,4-trimethylhexan, 1,6-Diisocyanato-2,4,4-trimethylhexan, 1-Isocyanatomethyl-3-isocyanato-1,5,5-trimethyl-cyclohexan
(IPDI), chlorierte und bromierte Diisocyanate, phosphorhaltige Diisocyanate, 4,4'-Diisocyanatophenylperfluorethan,
Tetramethoxybutan-1,4-diisocyanat, Butan-1,4-diisocyanat, Hexan-1,6-diisocyanat
(HDI), Dicyclohexylmethandiisocyanat, Cyclohexan-1,4-diisocyanat, Ethylendiisocyanat,
Phthalsäure-bis-isocyanatoethylester, ferner Polyisocyanate mit reaktionsfähigen
Halogenatomen, wie 1-Chlormethylphenyl-2,4-diisocyanat, 1-Brommethylphenyl-2,6-diisocyanat,
3,3-Bis-chlormethylether-4,4'-diphenyldiisocyanat. Schwefelhaltige Polyisocyanate
erhält man beispielsweise durch Umsetzung von 2 mol Hexamethylen-diisocyanat mit
1 mol Thiodiglykol oder Dihydroxydihexylsulfid. Weitere wichtige Diisocyanate sind
Trimethylhexamethylendiisocyanat, 1,4-Diisocyanatobutan, 1,12-Diisocyanatododecan
und Dimerfettsäure-diisocyanat. Interesse verdienen teilweise verkappte
Polyisocyanate, welche die Bildung selbstvernetzender Polyurethane ermöglichen,
z.B. dimeres Toluylendiisocyanat, oder mit beispielsweise Phenolen, tertiärem Butanol,
Phthalimid, Caprolactam partiell oder vollständig umgesetzte Polyisocyanate.
Im allgemeinen werden aromatische Isocyanate bevorzugt. Jedoch vermögen
– wider Erwarten – auch aliphatische Isocyanate schon bei Raumtemperatur
schnell und vollständig zu reagieren.
Die erfindungsgemäßen Katalysatoren sind dadurch gekennzeichnet, daß
sie durch ihre Fähigkeit, positive Ladungen zu stabilisieren, eine hohe Nucleophilie
besitzen. Vorzugsweise werden Heteroaromaten eingesetzt, die mindestens ein Stickstoffatom
im Ring und weitere Heteroatome oder funktionelle Gruppen, die einen positiven induktiven
oder/und positiven mesomeren Effekt ausüben (H.R. Christen, Grundlagen der org.
Chemie, 4. Aufl. 1977, S. 378 ff) enthalten. So üben z.B. Alkylgruppen einen schwachen
positiven induktiven (+ I) Effekt aus. Aminogruppen können durch das freie Elektronenpaar
einen starken positiven mesomeren (+ M) Effekt hervorrufen.
Bevorzugte Katalysatoren sind also heteroaromatische Amine, die Substituenten
mit + I- und/oder + M-Effekten, insbesondere weitere Heteroatome tragen, und daher
positive Ladungen besonders gut stabilisieren können. Zu nennen sind: Derivate von
Pyrrol, Indolizin, Indol, Isoindol, Benzotriazol, Carbazol, Pyrazol, Imidazol, Oxarol,
Isooxazol, Isothiazol, Triazol, Tetrazol, Thiazole, Pydridin, Chinolin, Isochinolin,
Acridin, Phenantridin, Pyridazine, Pyrimidine, Pyrazin, Triazine und Verbindungen,
die entsprechende Strukturelemente enthalten.
Besonders geeignet sind 1-Methylimidazol, 2-Methyl-1-vinylimidazol,
1-Allylimidazol, 1-Phenylimidazol, 1,2,4,5-Tetramethylimidazol, 1(3-Aminopropyl)imidazol,
Pyrimidazol, 4-Dimethylamino-pyridin, 4-Pyrrolidinopyridin, 4-Morpholino-pyridin,
4-Methylpyridin.
Die obengenannten Ausgangsstoffe und Katalysatoren werden in folgenen
Mengenverhältnissen eingesetzt: Auf ein Äquivalent Isocyanat kommen 0,1 bis 5, vorzugsweise
0,1 bis 2 Äquivalente einer Mischung aus Carbonsäure und Alkohol und 0,0001 bis
0,5, vorzugsweise 0,001 bis 0,1 Äquivalente Amin, wobei das Verhältnis Alkohol :
Säure 10 : 1 bis 1 : 10 betragen kann.
Neben den heteroaromatischen Aminen können noch weitere Katalysatoren
zugesetzt werden, vor allem metallorganische Verbindungen wie Zinn(II)salze von
Carbonsäuren, starke Basen wie Alkali-Hydroxide, -Alkoholate und -Phenolate.
Außerdem können dem Reaktionsgemisch noch übliche Additive wie Füllstoffe,
Pigmente, Weichmacher, Schaumstabilisatoren, Zellregler, Flammschutzmittel und Fungizide
zugesetzt werden.
Die Reaktionstemperatur für den Start der CO2-Abspaltung
liegt unter 100 °C, vorzugsweise unter 50 °C, insbesondere unter 25 °C.
Im allgemeinen werden die Carbonsäure, der Alkohol, das Isocyanat
und das Amin gleichzeitig oder nacheinander zusammengegeben, ohne daß sie vorher
miteinander reagiert haben. Es ist aber auch möglich, daß man einzelne Komponenten
ganz oder teilweise vorher miteinander mischt oder reagieren läßt, z.B. eine Mischung
aus Carbonsäure und Alkoholkomponente oder eine Mischung aus Carbonsäure und Isocyanat
oder eine Mischung aus Carbonsäure und Amin.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zwar im allgemeinen auch
zur Herstellung von niedermolekularen Stoffgemischen mit Ester-, Amid- und Urethan-Gruppen.
Vorzugsweise wird es jedoch eingesetzt, um Schaumstoffe, insbesondere Polyurethan-Schaumstoffe
herzustellen, wobei als Alkohole Polyole und als Isocyanate Polyisocyanate auf bekannte
Weise eingesetzt werden (siehe: Kunststoff-Handbuch, Band VII, Polyurethane, Carl-Hanseb
Verlag, München, 1966 und 1983).
Die erhaltenen Schaumstoffe zeichnen sich durch eine geringe Säurezahl
von weniger als 40, insbesondere weniger als 10 aus.
Überraschend ist darüber hinaus, daß sie eine Rohdichte von höchstens
100, insbesondere höchstens 80 g/l haben.
Weitere Vorteile sind, daß neben harten und halbharten Schäumen auf
einfache Weise auch weiche Schäume hergestellt werden können.
Für die Praxis ist es von besonderer Bedeutung, daß die Schäumungsgeschwindigkeit
durch die Katalysatorkonzentration in gewissem Ausmaß beeinfluß werden kann. Gleiches
gilt auch für die Rohdichte.
1. Reaktion von Hexamethylendiisocyanat mit Dimerfettsäure
VD52 und Desmophen 555 U in Abhängigkeit von tertiären Aminen als Katalysatorena) Ausgangsmischung
– Carbonsäure: 5 g Dimerfettsäure VD 52
– Alkohol: 10 g Desmophen 5500
– Isocyanat: 15 g Hexamethylendiisocyanat
– Katalysator: Beispiel 1: kein Katalysator
Beispiel 2: 1,0 g Diethanolamin
Beispiel 3: 1,0 g N-Methylimidazol
Beispiel 4: 1,0 g 4-Pyrrolidinopyridin (heterogene Reaktionsmischung)
2. Rohdichten von PUR-Schäumen in Abhängigkeit vom Katalysatora) Ausgangsmischung
– Alkohol: 10 g (24 mmol) Desmophen 550U
– Carbonsäure: 10 g (36 mmol) Ölsäure (EDENOR NRA)
– Schaumstabilisator: 0,2 g Silicontensid
– Isocyanat: 15 g Desmodur VKS (MDI)
– Katalysator: 5,4 mmol Katalysator
Beisp. 5: 1,0 g Tributylamin
Beisp. 6: 0,7 g 4-Dimethylaminopyridin
Beisp. 7: 0,5 g N-Methylimidazol
Beisp. 8: 96 g Diethanolamin
Beisp. 9: 0,8 g 4-Pyrrolidinopyridin
Beisp. 10: kein Katalysator
Die Komponenten wurden nacheinander zusammengegeben und sorgfältig
vermischt (Temp.: Raumtemperatur 24 °C).
3. Produktzusammensetzung in Abhängigkeit vom Katalysator
Folgende Komponenten wurden nacheinander zusammengegeben und sorgfältig
vermischt (Temp.: Raumtemperatur 24 °C). Die Reaktionsmischung wurde nach einer
Reaktionszeit von ca. 10 Min. gaschromatographisch untersucht.
4. Rohdichte und Säurezahl in Abhängigkeit von der Carbonsäure
und dem Katalysator
– Carbonsäure: 20 mmol (COOH)
– Alkohol: 60 mmol (OH) 8,48 g TMP × 5 PO (Desmophen 550 U)
– Stabilisator: 0,52 g Silikontensid
– Isocyanat: 83 mmol (NCO), 11,28 g MDI (Desmodur VKS)
– Katalysator: 2 mmol
a) Ameisensäure (0,92 g)b) Essigsäure (1,20 g)c) Caprylsäure (2,88 g)d) Rübölfettsäure (erucasäurearm) 5,64 g
Anspruch[de]
Verfahren zur Herstellung von Stoffen mit Ester-, Amid-, Harnstoff-
und Urethan-Gruppen unter Abspaltung von CO2 durch Umsetzung von
A) Carbonsäuren,
B) Alkoholen und
C) Isocyanaten
in Gegenwart von heteroaromatischen Aminen bei einer Reaktionstemperatur unter 100
°C für den Start der CO2-Abspaltungs-Reaktion, wobei auf ein Äquivalent
Isocyanat 0,1 bis 5 Äquivalente einer Mischung aus Carbonsäure und Alkohol und 0,0001
bis 0,5 Äquivalente Amin kommen, wobei das Verhältnis Alkohol : Säure 10:1 bis 1
: 10 beträgt und wobei als heteroaromatische Amine 4-Amino-substituierte Pyridine
und/oder N-substituierte Imidazole verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Reaktionstemperatur
unter 50 °C für den Start der CO2-Abspaltungs-Reaktion.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Carbonsäuren mit mehr
als 2 C-Atomen.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch aromatische Isocyanate.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf ein Äquivalent-Isocyanat
0,1 bis 2 Äquivalente einer Mischung von Carbonsäure, Alkohol und 0,001 bis 0,1
Äquivalente Amin eingesetzt werden, wobei das Verhältnis von Carbonsäure zu Alkohol
gleich 1 : 10 bis 10 : 1 ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Carbonsäuren,
den Alkohol, das Isocyanat und das heteroaromatische Amin gleichzeitig zusammengibt.
Zusammensetzung aus Carbonsäuren, Alkoholen, Isocyanaten und heteroaromatischen
Aminen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6 als Treibmittel zur Herstellung
von Schaumstoffen.
Schaumstoff, herstellbar nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis
5, gekennzeichnet durch eine Säurezahl von weniger als 40.
Schaumstoff nach den Ansprüchen 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine
Rohdichte von höchstens 100 g/l.