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Dokumentenidentifikation DE102007015890A1 22.11.2007
Titel Verfahren zur Herstellung von Polyurethanen
Anmelder BASF AG, 67063 Ludwigshafen, DE
Erfinder Falke, Peter, Dr., 01987 Schwarzheide, DE;
Adam, Johannes, 01099 Dresden, DE;
Heinz, Marion, 02994 Bernsdorf, DE
DE-Anmeldedatum 02.04.2007
DE-Aktenzeichen 102007015890
Offenlegungstag 22.11.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.11.2007
IPC-Hauptklasse C08L 75/04(2006.01)A, F, I, 20070402, B, H, DE
IPC-Nebenklasse C08K 5/205(2006.01)A, L, I, 20070402, B, H, DE   
Zusammenfassung Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethanen durch Umsetzung von
a) Polyisocyanaten mit
b) Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen,
dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung in Gegenwart mindestens einer Verbindung c) mit mindestens einer Urethangruppe im Molekül, die keine mit Isocyanatgruppen reaktiven Gruppen enthält, durchgeführt wird.

Beschreibung[de]

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethanen durch Umsetzung von Polyisocyanaten mit Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocynatgruppen reaktiven Gruppen.

Polyurethane sind seit langem bekannt und werden vielfältig eingesetzt. So werden Polyurethan-Schaumstoffe bei der Herstellung von Möbeln, Automobilteilen, zur Kälteisolierung oder im Bauwesen eingesetzt. Kompakte Polyurethane werden für bespielsweise für Bauteile oder Räder von Inline Skatern eingesetzt. Eine besondere Klasse der Polyurethane sind die thermoplastischen Polyurethane, auch als TPU bezeichnet. Diese Verbindungen können für hochwertige Einsatzgebiete verwendet werden. Sie können beispielsweise durch Spritzgießen zu Formteilen oder durch Powder-slash zu Folien verarbeitet werden.

Zur Einstellung spezieller Eigenschaften ist es üblich, neben der Rezeptierung der Polyurethane auch Hilfs- und Zusatzstoffe einzusetzen.

Es ist eine ständige Aufgabe, die Eigenschaften der Polyurethane weiter zu verbessern. So ist es beispielsweise für viele Einsatzzwecke nötig, die mechanischen Eigenschaften der TPU, wie Weiterreißfestigkeit, Zugfestigkeit, Bruchdehnung oder Abrieb zu verbessern.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass die mechanischen Eigenschaften und die Verarbeitungseigenschaften von Polyurethanen, insbesondere von TPU, verbessert werden können, wenn ihre Herstellung in Gegenwart mindestens einer Verbindung c) mit mindestens einer Urethangruppe im Molekül, die keine mit Isocyanatgruppen reaktiven Gruppen enthält, durchgeführt wird.

Gegenstand der Erfindung ist demzufolge ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethanen durch Umsetzung von

  • a) Polyisocyanaten mit
  • b) Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen,
dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung in Gegenwart mindestens einer Verbindung c) mit mindestens einer Urethangruppe im Molekül, die keine mit Isocyanatgruppen reaktiven Gruppen enthält, durchgeführt wird.

Die Verbindung c) wird bevorzugt in einer Menge von kleiner als 50 Gew.-%, besonders bevorzugt von kleiner als 20 Gew.-%, bezogen auf das Polyurethan, eingesetzt.

Zur Herstellung der Polyurethane kann die Verbindung c) vor der Umsetzung mit der Komponente a) oder der Komponente b) gemischt oder separat zu dem reagierenden Gemisch der Komponenten a) und b) dosiert werden.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass durch den Zusatz der Komponente c) die Viskosität der Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatome verringert werden kann. Daher wird die Komponente c) vorzugsweise der Komponente b) zugesetzt.

Vorzugsweise liegt das Molekulargewicht der Verbindung c) im Bereich zwischen 100 bis 15000 g/mol, besonders bevorzugt zwischen 200 und 2000 g/mol und insbesondere 300 und 10000 g/mol.

Die Verbindungen mit mindestens zwei Aminogruppen c1) haben vorzugsweise ein Molekulargewicht von kleiner 2000 g/mol, vorzugsweise im Bereich zwischen 200 und 2000 g/mol.

Die Verbindung c) kann in einer Ausführungsform der Erfindung hergestellt werden durch Umsetzung von c1) mindestens zwei Aminogruppen enthaltenden Verbindungen mit c2) eine Hydroxylgruppe im Molekül enthaltenden Verbindungen, auch als Monoole bezeichnet, und c3) Harnstoff.

Vorzugsweise werden solche Amine c1) eingesetzt, die als Ausgangsverbindungen für die Herstellung von Polyurethanen verwendet werden, beispielsweise aromatische Diamine wie Tolylendiamin oder Diphenylmethandiamin. Bevorzugt eingesetzt werden aliphatische Amine, insbesondere Hexamethylendiamin und Isophorondiamin.

Als Monoole c2) können bei der Herstellung der Komponente c) nach diesem Verfahren vorzugsweise Alkanole mit bis zu 12 Kohlenstoffatomen oder monofunktionelle Polyetheralkohole mit einem Molekulargewicht von bis zu 700 g/mol eingesetzt werden. Besonders bevorzugt werden Alkanole mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen, insbesondere n-Butanol, eingesetzt.

Als Harnstoff c3) kann vorzugsweise formelreiner Harnstoff eingesetzt werden. Es ist auch möglich, mit Alkylgruppen modifizierten Harnstoff einzusetzen.

Die Herstellung der Verbindungen c) kann auf bekannten Weg durch Umsetzung von mindestens zwei Aminogruppen enthaltenden Verbindungen c1) Monoolen c2) und Harnstoff c3) erfolgen. Derartige Verbindungen c) werden nach diesem Verfahren großtechnisch als Zwischenprodukte bei der phosgenfreien Herstellung von Diisocyanaten eingesetzt.

Die Umsetzung der Verbindungen mit mindestens zwei Aminogruppen c1) mit den Alkoholen c2) und dem Harnstoff c3) erfolgt vorzugsweise bei Temperaturen im Bereich zwischen 180 und 220 °C und Normaldruck oder Überdruck. Der gebildete Ammoniak wird aus dem Reaktionsgemisch ausgeschleust. Das molare Verhältnis von Harnstoff c3) zu den mindestens zwei primäre Aminnogruppen tragenden Verbindungen c1) beträgt vorzugsweise 2:1 bis 10:1. Hierbei sollte das Monool insbesondere im stöchiometrischen Überschuss vorliegen, um das Reaktionsgleichgewicht in Richtung der Endprodukte zu verschieben. Die nicht umgesetzten Verbindungen c2) können nach der Umsetzung im Produkt verbleiben und an der Weiterverarbeitung zu Polyurethanen teilnehmen. Es ist jedoch auch möglich, sie abzutrennen und wieder der Reaktion zuzuführen.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die Verbindung c) hergestellt durch Umsetzung eines Isocyanats mit mindestens der stöchiometrischen Menge einer Verbindung mit einer Hydroxylgruppe. In diesem Falle können Monoole mit einem Molekulargewicht bis zu 5000 g/mol verwendet werden.

Die Umsetzung von Diisocyanaten mit Monoolen kann dabei auf üblichem und bekannten Wege erfolgen. Die Ausgangsprodukte werden dabei, vorzugsweise im Beisein von üblichen Urethanbildungskatalysatoren, umgesetzt. Als Urethanbildungskatalysatoren werden zumeist tertiäre Amine oder organische Metall-, vorzugsweise Zinnverbindungen, eingesetzt. Die Reaktion sollte bei einer Temperatur im Bereich zwischen 20 °C und 80 °C durchgeführt werden. Da die Umsetzung exotherm verläuft, ist eine Erwärmung des Reaktionsgemisches zumeist nicht erforderlich.

Als Monoole können die oben als Komponente c2) näher beschriebenen Verbindungen eingesetzt werden. Als Polyisocyanate können die üblicherweise zur Herstellung von Polyurethanen verwendeten aliphatischen und aromatischen Polyisocyanate eingesetzt. Insbesondere kommen Toluylendiisocyanat (TDI). Diphenylmethandiisocyanat (MDI), gegebenenfalls im Gemisch mit seinen höheren Homologen (Roh-MDI), oder aliphatische Diisocyanate, insbesondere Hexamethylendiisocyanat (HDI) oder Isophorondiisocyanat (IPDI) zum Einsatz.

Die Ausgangsverbindungen sollten in einem solchen Verhältnis eingesetzt werden, dass eine quantitative Reaktion der Isocyanatgruppen gewährleistet ist. Das hierzu im Überschuss eingesetzte Monool kann prinzipiell im Reaktionsprodukt verbleiben. Bevorzugt wird es aus dem Reaktionsprodukt abgetrennt, um einen Kettenabbruch bei der Herstellung der Polyurethane zu vermeiden.

Wie oben ausgeführt, werden die Komponenten c) zur Herstellung von Polyurethanen eingesetzt. Prinzipiell können die Verbindungen c) für alle Polyurethane, sowohl für Schaumstoffe als auch für kompakte Polyurethane, eingesetzt werden.

Die Herstellung der Polyurethane erfolgt, wie beschrieben, durch Umsetzung von Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen b) mit Polyisocyanaten a) in Anwesenheit der Verbindungen c).

Die Verbindungen b) sind insbesondere ausgewählt sind aus der Gruppe, enthaltend Polyetheralkohole, Polyesteralkohole, Alkandiole und Alkantriole.

Vorzugsweise werden die Verbindungen c) in einer Menge von maximal 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Komponente b), eingesetzt. Besonders bevorzugt werden sie in einer Menge von 2 bis 50 Gew.-%, von 2 bis 30 Gew.-%, und insbesondere von 2 bis 25 Gew.-% und insbesondere von 5 bis 20 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht der Komponente b). Die Verbindungen c) könne bei der Herstellung von Polyurethan-Hartschaumstoffen, Weichschaumstoffen, Elastomeren, Coatings sowie Kleb- und Dichtstoffen eingesetzt werden.

Zu den zur Herstellung der Polyurethane eingesetzten Ausgangskomponenten ist im Einzelnen folgendes auszuführen:

Als Polyisocyanate a) zur Herstellung kommen die an sich bekannten aliphatischen, cycloaliphatischen, araliphatischen und vorzugsweise aromatischen mehrwertigen Isocyanate in Frage.

Im Einzelnen seien beispielhaft genannt: Alkylendiisocyanate mit 4 bis 12 Kohlenstoffatomen im Alkylenrest, wie 1,12-Dodecandiisocyanat, 2-Ethyl-tetramethylendiisocyanat-1,4, 2-Methylpentamethylendiisocyanat-1,5, Tetramethylendiisocyanat-1,4 und vorzugsweise Hexamethylendiisocyanat-1,6; cycloaliphatische Diisocyanate, wie Cyclohexan-1,3- und -1,4-diisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexan (IPDI); 2,4- und 2,6-Hexahydrotoluylendiisocyanat sowie die entsprechenden Isomerengemische, 4,4'-, 2,2'- und 2,4'-Dicyclohexylmethandiisocyanat sowie die entsprechenden Isomerengemische, und vorzugsweise aromatische Di- und Polyisocyanate, wie z.B. 2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat und die entsprechenden Isomerengemische, 4,4'-, 2,4'- und 2,2'-Diphenylmethandiisocyanat und die entsprechenden Isomerengemische, Mischungen aus 4,4'- und 2,2'-Diphenylmethandiisocyanaten, Polyphenylpolymethylenpolyisocyanate, Mischungen aus 4,4'-, 2,4'- und 2,2'-Diphenylmethandiisocyanaten und Polyphenylpolymethylenpolyisocyanaten (Roh-MDI) und Mischungen aus Roh-MDI und Toluylendiisocyanaten. Die organischen Di- und Polyisocyanate können einzeln oder in Form ihrer Mischungen eingesetzt werden.

Als Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen b) kommen zumeist mehrfunktionelle Alkohole, vorzugsweise Polyetheralkohole und/oder Polyesteralkohole, zum Einsatz.

Insbesondere werden als Polyetheralkohole und/oder Polyesteralkohole solche mit einer Funktionalität von 2 bis 8, vorzugsweise 2 bis 3, und einem mittleren Molekulargewicht von 300 bis 8000, vorzugsweise von 300 bis 5000, verwendet.

Die verwendeten Polyetheralkohole werden nach bekannten Verfahren, beispielsweise durch anionische Polymerisation mit Alkalihydroxiden, wie z. B. Natrium- oder Kaliumhydroxid oder Alkalialkoholaten, wie z. B. Natriummethylat, Natrium- oder Kaliumethylat oder Kaliumisopropylat als Katalysatoren und unter Zusatz mindestens eines Startermoleküls, das 2 bis 8, vorzugsweise 2 bis 3, reaktive Wasserstoffatome gebunden enthält, oder durch kationische Polymerisation mit Lewisssäuren, wie Antimonpentachlorid, Borfluorid-Etherat u. a., oder Bleicherde als Katalysatoren oder durch Doppelmetallcyanidkatalyse aus einem oder mehreren Alkylenoxiden mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkylenrest hergestellt. Für spezielle Einsatzzwecke können auch monofunktionelle Starter in den Polyetheraufbau eingebunden werden.

Geeignete Alkylenoxide sind beispielsweise Tetrahydrofuran, 1,3-Propylenoxid, 1,2- bzw. 2,3-Butylenoxid, Styroloxid und vorzugsweise Ethylenoxid und 1,2-Propylenoxid. Die Alkylenoxide können einzeln, alternierend nacheinander oder als Mischungen verwendet werden.

Als Startermoleküle kommen beispielsweise in Betracht: Wasser, organische Dicarbonsäuren, aliphatische und aromatische Diamine mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen im Alkylrest, wie gegebenenfalls mono- und dialkylsubstituiertes Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, 1,3-Propylendiamin, 1,3- bzw. 1,4-Butylendiamin, 1,2-, 1,3-, 1,4-, 1,5- und 1,6-Hexamethylendiamin, Phenylendiamin, 2,3-, 2,4- und 2,6-Toluylendiamin und 4,4', 2,4'- und 2,2'-Diaminodiphenylmethan. Als Startermoleküle kommen ferner in Betracht: Alkanolamine, und Ammoniak. Vorzugsweise verwendet werden mehrwertige, insbesondere zwei- und/oder dreiwertige Alkohole, wie Ethandiol, Propandiol-1,2 und -2,3, Diethylenglykol, Dipropylenglykol, Butandiol-1,4, Hexandiol-1,6, Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit.

Die Polyetheralkohole, vorzugsweise Polyoxypropylen- und Polyoxypropylenpolyoxyethylenpolyole, besitzen eine Funktionalität von vorzugsweise 2 bis 8 und insbesondere 2 bis 3 und Molekulargewichte von 300 bis 8000, vorzugsweise 300 bis 6000.

Als Polyetherpolyole eignen sich ferner polymermodifizierte Polyetherpolyole, vorzugsweise Pfropfpolyetherpolyole, insbesondere solche auf Styrol- und/oder Acrylnitrilbasis, die durch in situ Polymerisation von Acrylnitril, Styrol hergestellt werden, sowie Polyetherpolyoldispersionen, die als disperse Phase, üblicherweise in einer Menge von 1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 25 Gew.-%, enthalten: z. B. Polyharnstoffe, Polyhydrazide, tert.-Aminogruppen gebunden enthaltende Polyurethane und/oder Melamin und die z. B. beschrieben werden in EP-B 011 752 (US 4,304,708), US 4,374,209 und DE-A 32 31 497.

Die Polyetherpolyole können einzeln oder in Form von Mischungen verwendet werden.

Geeignete Polyesterpolyole können beispielsweise aus organischen Dicarbonsäuren mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise aliphatischen Dicarbonsäuren mit 4 bis 6 Kohlenstoffatomen, mehrwertigen Alkoholen, vorzugsweise Diolen, mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, nach üblichen Verfahren hergestellt werden. Üblicherweise werden die organischen Polycarbonsäuren und/oder -derivate und mehrwertigen Alkohole, vorzugsweise im Molverhältnis von 1:1 bis 1,8, vorzugsweise von 1:1,05 bis 1,2, katalysatorfrei oder vorzugsweise in Gegenwart von Veresterungskatalysatoren, zweckmäßigerweise in einer Atmosphäre aus Inertgas, polykondensiert.

Zu den Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen gehören auch Kettenverlängerungs- und/oder Vernetzungsmittel, die gegebenenfalls mit eingesetzt werden können. Als Kettenverlängerungs- und/oder Vernetzungsmittel verwendet werden zumeist Diole und/oder Triole mit Molekulargewichten kleiner als 400, vorzugsweise 60 bis 300. In Betracht kommen beispielsweise aliphatische, cycloaliphatische und/oder araliphatische Diole mit 2 bis 14, vorzugsweise 4 bis 10 Kohlenstoffatomen, wie z. B. Ethylenglykol, Propandiol-1,3, Decandiol-1,10, o- m-, p-Dihydroxycyclohexan, Diethylenglykol, Dipropylenglykol und vorzugsweise Butandiol-1,4, Hexandiol-1,6 und Bis-(2-hydroxyethyl)-hydrochinon, Triole, wie 1,2,4- und 1,3,5-Trihydroxycyclohexan, Triethanolamin, Diethanolamin, Glycerin und Trimethylolpropan und niedermolekulare hydroxylgruppenhaltige Polyalkylenoxide auf Basis Ethylen- und/oder 1,2-Propylenoxid und den vorgenannten Diolen und/oder Triolen als Startermoleküle.

Sofern zur Herstellung der Polyurethane Kettenverlängerungsmittel, Vernetzungsmittel oder Mischungen davon Anwendung finden, kommen diese zweckmäßigerweise in einer Menge bis zu 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Polyolverbindungen, zum Einsatz.

Für geschäumte Polyurethane werden Treibmittel eingesetzt. Als Treibmittel wird zumeist Wasser, vorzugsweise in Anteilen von 1 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt in einer Menge von 1 bis 5 Gew.-% und insbesondere von 2 bis 4 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten b) und c) eingesetzt.

Der Wasserzusatz kann in Kombination mit anderen üblichen Treibmittel erfolgen. Hierfür kommen beispielsweise die aus der Polyurethanchemie allgemein bekannten Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) sowie hoch- und/oder perfluorierte Kohlenwasserstoffe in Frage. Der Einsatz dieser Stoffe wird jedoch aus ökologischen Gründen stark eingeschränkt bzw. ganz eingestellt. Neben HFCKW und HFKW bieten sich insbesondere aliphatische und/oder cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, insbesondere Pentan und Cyclopentan oder Acetale, wie z. B. Methylal, als Alternativtreibmittel an. Diese physikalischen Treibmittel werden üblicherweise der Polyolkomponente des Systems zugesetzt. Sie können jedoch auch in der Isocyanatkomponente oder als Kombination sowohl der Polyolkomponente als auch der Isocyanatkomponente zugesetzt werden.

Weiterhin kann die Umsetzung in Anwesenheit von Katalysatoren, Flammschutzmitteln sowie üblichen Hilfs- und/oder Zusatzstoffen durchgeführt werden.

Als Katalysatoren zur Herstellung der Polyurethanschaumstoffen werden insbesondere Verbindungen verwendet, die die Reaktion der reaktiven Wasserstoffatome,, mit den organischen, gegebenenfalls modifizierten Polyisocyanaten stark beschleunigen. In Betracht kommen organische Metallverbindungen, vorzugsweise organische Zinnverbindungen. Die organischen Metallverbindungen werden allein oder vorzugsweise in Kombination mit stark basischen Aminen eingesetzt.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polyurethane werden häufig auch Flammschutzmittel, vorzugsweise halogenfreie Flammschutzmittel eingesetzt. Hierfür kommen insbesondere in Frage: Ammoniumpolyphosphat, Aluminiumhydroxid, Isocyanuratderivate und Carbonate von Erdalkalimetallen.

Der Reaktionsmischung zur Herstellung der Polyurethan-Schaumstoffe können gegebenenfalls noch weitere Hilfsmittel und/oder Zusatzstoffe einverleibt werden. Genannt seien beispielsweise Stabilisatoren, Füllstoffe, Farbstoffe, Pigmente und Hydrolyseschutzmittel sowie fungistatische und bakteriostatisch wirkende Substanzen.

Als Stabilisatoren werden insbesondere oberflächenaktive Substanzen, d. h. Verbindungen eingesetzt, welche zur Unterstützung der Homogenisierung der Ausgangsstoffe dienen und gegebenenfalls auch geeignet sind, die Zellstruktur der Kunststoffe zu regulieren. Genannt seien beispielsweise Emulgatoren, wie die Natriumsalze der Ricinusölsulfate oder Fettsäuren sowie Salze von Fettsäuren mit Aminen.

Nähere Angaben über die oben genannten anderen üblichen Hilfs- und Zusatzstoffe sind der Fachliteratur, beispielsweise der Monographie von J. H. Saunders und K. C. Frisch "High Polymers" Band XVI, Polyurethanes, Teil 1 und 2, Verlag Interscience Publishers 1962 bzw. 1964, oder dem oben zitierten Kunststoffhandbuch, Polyurethane, Band VII, Hanser-Verlag München, Wien, 1. bis 3. Auflage, zu entnehmen.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahren sind die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Polyurethane, häufig auch als TPU bezeichnet.

Die Herstellung der TPU erfolgt nach üblichem Verfahren durch Umsetzung von Diisocyanaten mit Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen, vorzugsweise difunktionellen Alkoholen.

Als Diisocyanate können zur Herstellung der TPU übliche aromatische und/oder aliphatische Diisocyanate, wie oben beschrieben, insbesondere MDI, HDI und/oder IPDI, eingesetzt werden.

Als gegenüber Isocyanaten reaktive Verbindungen können zur Herstellung der TPU allgemein bekannte Polyhydroxylverbindungen mit Molekulargewichten von 500 bis 8000, bevorzugt 600 bis 6000, insbesondere 800 bis 4000, und bevorzugt einer mittleren Funktionalität von 1,8 bis 2,6, bevorzugt 1,9 bis 2,2, insbesondere 2 eingesetzt werden, beispielsweise Polyesterole, Polyetherole und/oder Polycarbonatdiole. Bevorzugt werden als (b) Polyesterdiole eingesetzt, die erhältlich sind durch Umsetzung von Butandiol und Hexandiol als Diol mit Adipinsäure als Dicarbonsäure, wobei das Gewichtsverhältnis von Butandiol zu Hexandiol bevorzugt 2 zu 1 beträgt. Bevorzugt ist weiterhin Polytetrahydrofuran mit einem Molekulargewicht von 750 bis 2500 g/mol, bevorzugt 750 bis 1200 g/mol.

Als Kettenverlängerungsmittel können allgemein bekannte Verbindungen eingesetzt werden, beispielsweise Diamine und/oder Alkandiole mit 2 bis 10 C-Atomen im Alkylenrest, insbesondere Ethylenglykol und/oder Butandiol-1,4, und/oder Hexandiol und/oder Di- und/oder Tri-oxyalkylenglykole mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen im Oxyalkylenrest, bevorzugt entsprechende Oligo-Polyoxypropylenglykole, wobei auch Mischungen der Kettenverlängerer eingesetzt werden können. Als Kettenverlängerer können auch 1,4-Bis-(hydroxymethyl)-benzol (1,4-BHMB), 1,4-Bis-(hydroxyethyl)-benzol (1,4-BHEB) oder 1,4-Bis-(2-hydroxyethoxy)-benzol (1,4-HQEE) zum Einsatz kommen. Bevorzugt werden als Kettenverlängerer Ethylenglykol und Hexandiol, besonders bevorzugt Ethylenglykol.

Neben den üblichen, oben beschriebenen Katalysatoren können den Aufbaukomponenten bis auch übliche Hilfsstoffe hinzugefügt werden. Genannt seien beispielsweise oberflächenaktive Substanzen, Flammschutzmittel, Keimbildungsmittel, Gleit- und Entformungshilfen, Farbstoffe und Pigmente, Inhibitoren, Stabilisatoren gegen Hydrolyse, Licht, Hitze, Oxidation oder Verfärbung, Schutzmittel gegen mikrobiellen Abbau, anorganische und/oder organische Füllstoffe, Verstärkungsmittel und Weichmacher.

Zur Einstellung des Molekulargewichtes können gegenüber Isocyanat reaktive monofunktionelle Verbindungen, bevorzugt Monoalkohole eingesetzt werden.

Die Herstellung der TPU erfolgt zumeist nach üblichen Verfahren, wie mittels Bandanlagen oder Reaktionsextruder.

Die Erfindung soll an den nachfolgenden Beispielen näher erläutert werden.

Beispiel 1 (Vergleich)

90,7 Gew.-Teile Polyesteralkohol Lupraphen® 8101 (BASF AG), 9,3 Gew.-Teilen Butandion-1,4, 0,2 Gew.-Teile Katalysator Thorcat® 535 und 3,0 Gew.-Zeile Zeolith-Paste wurden bei 90 °C homogenisiert und danach mit 56 Gew.-Teilen modifiziertem MDI Lupranat® MP 102 bei einer Kennzahl von 103 vermischt. Dieses Gemisch wurde bei einer Formtemperatur von 90 °C vergossen.

Die mechanischen Eigenschaften der Polyurethane sind in Tabelle 1 dargestellt.

Beispiel 2

85,7 Gew.-Teile Polyesteralkohol Lupraphen® 8101 (BASF AG), 9,3 Gew.-Teilen Butandion-1,4, 0,2 Gew.-Teile Katalysator Thorcat® 535, 3,0 Gew.-Zeile Zeolith-Paste und 5,0 Gewichtsteile Diurethan auf Basis von Hexamethylendiamin, n-Butanol und Harnstoff wurden bei 90 °C homogenisiert und danach mit 55 Gew.-Teilen modifiziertem MDI Lupranat® MP 102 bei einer Kennzahl von 103 vermischt. Dieses Gemisch wurde bei einer Formtemperatur von 90 °C vergossen.

Die mechanischen Eigenschaften der Polyurethane sind in Tabelle 1 dargestellt.

Beispiel 3

80,7 Gew.-Teile Polyesteralkohol Lupraphen® 8101 (BASF AG), 9,3 Gew.-Teilen Butandiol-1,4, 0,2 Gew.-Teile Katalysator Thorcat® 535, 3,0 Gew.-Zeile Zeolith-Paste und 10,0 Gewichtsteile Diurethan auf Basis von Hexamethylendiamin, n-Butanol und Harnstoff wurden bei 90 °C homogenisiert und danach mit 54 Gew.-Teilen modifiziertem MDI Lupranat® MP 102 bei einer Kennzahl von 103 vermischt. Dieses Gemisch wurde bei einer Formtemperatur von 90 °C vergossen.

Die mechanischen Eigenschaften der Polyurethane sind in Tabelle 1 dargestellt.

Beispiel 4

75,7 Gew.-Teile Polyesteralkohol Lupraphen® 8101 (BASF AG), 9,3 Gew.-Teilen Butandiol-1,4, 0,2 Gew.-Teile Katalysator Thorcat® 535, 3,0 Gew.-Zeile Zeolith-Paste und 15,0 Gewichtsteile Diurethan auf Basis von Hexamethylendiamin, n-Butanol und Harnstoff wurden bei 90 °C homogenisiert und danach mit 53 Gew.-Teilen modifiziertem MDI Lupranat® MP 102 bei einer Kennzahl von 103 vermischt. Dieses Gemisch wurde bei einer Formtemperatur von 90 °C vergossen.

Die mechanischen Eigenschaften der Polyurethane sind in Tabelle 1 dargestellt.

Beispiel 5

85,7 Gew.-Teile Polyesteralkohol Lupraphen® 8101 (BASF AG), 9,3 Gew.-Teile Butandiol-1,4, 0,2 Gew.-Teile Katalysator Thorcat® 535, 3,0 Gew.-Zeile Zeolith-Paste und 5,0 Gewichtsteile Diurethan auf Basis von Isophorondiamin, n-Butanol und Harnstoff wurden bei 90 °C homogenisiert und danach mit 55 Gew.-Teilen modifiziertem MDI Lupranat® MP 102 bei einer Kennzahl von 103 vermischt. Dieses Gemisch wurde bei einer Formtemperatur von 90 °C vergossen.

Die mechanischen Eigenschaften der Polyurethane sind in Tabelle 1 dargestellt.

Beispiel 6

80,7 Gew.-Teile Polyesteralkohol Lupraphen® 8101 (BASF AG), 9,3 Gew.-Teilen Butandiol-1,4, 0,2 Gew.-Teile Katalysator Thorcat® 535, 3,0 Gew.-Zeile Zeolith-Paste und 10,0 Gewichtsteile Diurethan auf Basis von Isophorondiamin, n-Butanol und Harnstoff wurden bei 90 °C homogenisiert und danach mit 54 Gew.-Teilen modifiziertem MDI Lupranat® MP 102 bei einer Kennzahl von 103 vermischt. Dieses Gemisch wurde bei einer Formtemperatur von 90 °C vergossen.

Die mechanischen Eigenschaften der Polyurethane sind in Tabelle 1 dargestellt.

Beispiel 7

75,7 Gew.-Teile Polyesteralkohol Lupraphen® 8101 (BASF AG), 9,3 Gew.-Teilen Butandiol-1,4, 0,2 Gew.-Teile Katalysator Thorcat® 535, 3,0 Gew.-Zeile Zeolith-Paste und 15,0 Gewichtsteile Diurethan auf Basis von Isophorondiamin, n-Butanol und Harnstoff wurden bei 90 °C homogenisiert und danach mit 53 Gew.-Teilen modifiziertem MDI Lupranat® MP 102 bei einer Kennzahl von 103 vermischt. Dieses Gemisch wurde bei einer Formtemperatur von 90 °C vergossen.

Die mechanischen Eigenschaften sind in Tabelle 1 dargestellt.


Anspruch[de]
Verfahren zur Herstellung von Polyurethanen durch Umsetzung von

a) Polyisocyanaten mit

b) Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen,

dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung in Gegenwart mindestens einer Verbindung c) mit mindestens einer Urethangruppe im Molekül, die keine mit Isocyanatgruppen reaktiven Gruppen enthält, durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung c) hergestellt wurde durch Umsetzung von c1) mindestens zwei Aminogruppen enthaltenden Verbindungen mit c2) eine Hydroxylgruppe im Molekül enthaltenden Verbindungen und c3) Harnstoff. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung c) hergestellt wurde durch Umsetzung eines Isocyanats mit mindestens der stöchiometrischen Menge einer Verbindung mit einer Hydroyxlgruppe. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Molekulargewicht der Verbindung c) im Bereich zwischen 100 bis 15000 g/mol liegt. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung c) in einer Menge von kleiner als 50 Gew.-%, bezogen auf das Polyurethan, eingesetzt wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung c) in einer Menge von kleiner als 20 Gew.-%, bezogen auf das Polyurethan, eingesetzt wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung c) vor der Umsetzung mit der Komponente a) gemischt wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung c) vor der Umsetzung mit der Komponente b) gemischt wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung c) separat zu dem reagierenden Gemisch der Komponenten a) und b) dosiert wird.






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