144469. lajstromszámú szabadalom • Eljárás műanyaghabok előállítására
Megjelent: 1958. november 1-én. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 144.469. SZÁM 39. c. OSZTÁLY — KO—957. ALAPSZÁM Eljárás műanyag habok előállítására A Magyar Állam, mint a bejelentő: Kovács Lajos budapesti lakos jogutódja A bejelentés napja: 1955. november 10. A műanyagok újabb ismert csoportját képezik a poliuretánok, melyek szabad hidroxil csoportokat tartalmazó poliészterek és di, tri, illetve poliizocianátok egymásra hatásával keletkeznek. A kapott termék nagy mechanikai szilárdságával és vegyi ellenállóképességével tűnik ki. A molekulanövekedés a hidroxilcsoportok és izocianát csoportok reakciójánál melléktermék keletkezése nélkül játszódik le: RÍ—OH+OCN—R2~>R 1 —OOCNHR 2 . Víz jelenlétében az izocianát csoport széndioxid keletkezése közben reagál: H2 0 + OCN—R —> C0 2 + -f- H2 N—R. Ezt a reakciót poliuretán habok előállításánál alkalmazzák. A poliuretán habok előállítása tehát a makromolekula kialakítása közben gázalakú terméket adó egyidejű reakció eredményeként történhet. A habosításhoz szükséges vizet a poliészterbe mechanikai úton, diszpergálással viszik be: A találmány szerinti eljárás alapját az képezi, hogy homogén fázisba vihető habosító komponenst kell alkalmazni egyenletesebb habszerkezet kialakítása és egyszerűbb gyártási metodika alkalmazhatósága céljából. Az irodalomból ismert, hogy a karbonsavak izocianátokkal széndioxid lehasadás mellett karbonsav- és karbonsav-anhidridek képzése mellett reagálnak: RiCOOH + OCN—R2 —>- R r — CO—NH—R2 + C0 2 . Az alacsonyabb karbonsavak erősen korrozív hatásúak és nem oldódnak tökéletesen, a nagyobb szénláncúak pedig lassan reagálnak s ezért habképzésre alkalmatlanok. A találmány értelmében erre a célra legjobban az oxikarbonsavak felelnek meg. A reakció gyors lefolyású, a szénsav lehasadás néhány percen belül kvantitatíve lejátszódik, míg a megfelelő alifás karbonsavak esetében ahhoz több óra is szükséges. A reakció teljesen homogén fázisban végezhető, tekintve, hogy az alifás oxikarbonsavak a poliészterekben jól oldódnak. A széndioxid képződés a poliizocianátok bekeverése után igen gyorsan következik be, s a vizes módszerrel szemben aktivátor alkalmazása nem szükséges. További előny, hogy a széndioxid termelő reakció a víz alkalmazásával bekövetkező lánczáródással ellentétben egyben láncnövekedést, illetve a makromolekulába történő beépülést is eredményez: HO—Rj—COOH + OCN—R2—NCO—•+• HO—(RiCO NH Ra—NH—COORj.)n—COOH+„H 2 0. A poliuretán hab előállításához olyan poliészter használható, melynek alkohol komponensei glikol, diglíkol, poliglikol, trimetilénglikol, 1—3 butilénglikol, tetrametilénglikol, pentametilénglikol, hexantriol, glicerin stb. lehetnek. Savkomponensként borostyánkősav, adipinsav, pimelinsav, azelainsav, szebacinsav, dekán etilén dikarbonsav, tereftálsav, ftálsavanhidrid stb. használható. A poliészter előállítása indifferens gázatmoszférában 140—200 C° fokon vagy aromás, illetve klórozott oldószer jelenlétében a reakcióvíz azeotróp keverék formájában való eltávolítása mellett történik. A keletkező poliészterhez 35—120 hidroxilszám és 10 alatti savszám elérése után 40—90 C°-on keverjük hozzá az oxiolefinkarbonsavat. Erfe a célra legelőnyösebben a ricinolsav felel meg. A ricinolsav a poliészterben tökéletesen oldódik és a bevitt mennyiséggel a kialakított műanyaghab porozitása, térfogatsúlya tág határok között variálható. Izocianát komponensként általában a legtöbb di és triizocianát, illetve ezek kis molekulasúlyú legalább két izocianát csoportot tartalmazó kondenzációs termékei használhatók. Fontosabb izocianátok: l-metilbenzol-2,4-diizocianát, hexametiléndiizocianát, l-klórfenilén-2,4-diizocianát, naftilén-,5-diizocianát, 2,7-difenil-szulfon-diizocianát, difenil-4,4'-diizocianát, 1,3,5-trimetilbenzol 2,4,6-triizocianát stb. A találmány tárgyát képező eljárással előállított poliuretánhabok keménysége, rugalmassága, térfogatsúlya a poliészterek felépítésével, a poliizocianát megválasztásával és mennyiségének változtatásával, valamint az oxiolenfinkarbonsav adagolásával tág határok között variálhatók. Az így előállított termékek hő, hang és elektromos szigetelésre, háztartási és műszaki cikkek készítésére, szivacsgumi pótlására stb. célokra kiválóan alkalmas. 1. Példa. 92.—• sr (1 mol) glicerin (vízmentes) 180.— sr (2 mol) tetrametilénglikol, 62.— sr (1 mol) etilénglikol, 438. sr (3 mol) adipinsavat nitrogén áramban 160 C fokon 4 órán át, majd 200 C°-on addig főzünk, míg savszáma 10 lesz. A reakció folyamán 40 sr víz keletkezik, melynek elvezetéséről gondoskodni kell. A víznyomok eltávolítása céljából a reakció végén vákuumot alkalmazunk. A kapott poliészter világos
