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Title:
METHOD FOR PREPARING A MIXED SILANE-TERMINATED POLYMER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/239663
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a method for preparing a mixed silane-terminated polymer by reacting a polyol component A) with a diisocyanate component B) comprising: 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexane (isophorone diisocyanate); at least one isocyanatosilane C); and an amino silane (E); wherein the urethanization reaction is carried out in the presence of at least one catalyst D) which is free of organically bound tin. The invention also relates to the use of the polymers obtained by this method.

Inventors:
STEMPFLE FLORIAN (DE)
LAAS HANS-JOSEF (DE)
THIEBES CHRISTOPH (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/064380
Publication Date:
December 03, 2020
Filing Date:
May 25, 2020
Export Citation:
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Assignee:
COVESTRO INTELLECTUAL PROPERTY GMBH & CO KG (DE)
International Classes:
C08G18/48; C08G18/10; C08G18/22; C08G18/28; C08G18/71; C08G18/75
Domestic Patent References:
WO2016083309A12016-06-02
WO2007025667A12007-03-08
WO2011069966A12011-06-16
WO2014063895A12014-05-01
WO2016010900A12016-01-21
Foreign References:
EP3501642A12019-06-26
AU2015100195A42015-05-21
US20150266995A12015-09-24
CN107815145A2018-03-20
US3627722A1971-12-14
US3632557A1972-01-04
EP0070475A21983-01-26
US5990257A1999-11-23
EP0372561A21990-06-13
AU2015100195A42015-05-21
US20150266995A12015-09-24
DE102004012876A12005-10-06
EP2625226B12016-02-24
EP1535940A12005-06-01
DE2622951A11977-11-24
EP0978523A12000-02-09
US3494951A1970-02-10
EP0649850A11995-04-26
EP0596360A11994-05-11
US4788310A1988-11-29
US4826915A1989-05-02
EP0596360A11994-05-11
Other References:
VON ALMUT LIEBICH: "Bestimmung von Organozinnverbindungen in Sedimenten mittels GC-AED - Entwicklung von Extraktions- und Derivatisierungsmethoden", TECHNISCHE UNIVERSITÄT BERLIN, 2005, Retrieved from the Internet
Attorney, Agent or Firm:
LEVPAT (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines gemischten silanterminierten Polymers durch Umsetzung einer Polyolkomponente A) mit einer Diisocyanatkomponente B) umfassend 1-Isocyanato- 3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexan (Isophorondiisocyanat), mindestens einem Isocyanatosilan C) und einem Aminosilan E), bei dem die Urethanisierungsreaktion in Ge genwart mindestens eines Katalysators D), der frei von organisch gebundenem Zinn ist, durchgeführt wird,

wobei das Verfahren so geführt wird, dass

zunächst ein Teil der Hydroxylgruppen der Polyolkomponente A) mit der Diisocyanat- komponente B) umgesetzt wird und nach Erreichen eines angestrebten NCO-Gehaltes, vor zugsweise wenn mindestens 40 % der NCO-Gruppen abreagiert haben, in einem zweiten Schritt das Aminosilan in einer solche Menge zugegeben und mit den freien NCO-Gruppen des im ersten Schritt erhaltenen OH- und NCO-funktionellen Prepolymers umgesetzt wird, bis keine freien NCO-Gruppen mehr in der Reaktionsmischung nachweisbar sind und die noch freien Hydroxylgruppen des Reaktionsproduktes abschließend dann mit dem Iso cyanatosilan C) umgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator D) ausgewählt ist aus einer Gruppe von Verbindungen umfassend:

- eine organometallische Verbindung von Magnesium, Zink, Gallium, Scandium, Lan than, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium, Gadolinium, Ter bium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Yttrium oder Lutetium, wobei unter einer organometallischen Verbindung eine Verbindung verstanden wird, welche zumindest einen über ein Sauerstoffatom an vorstehend genannte Metalle (Me) gebundenen Liganden aufweist und die Liganden ausgewählt sind aus der Gruppe be stehend aus Alkoxygruppe, Sulfonatgruppe, Carboxylatgruppe, Dialkylphosphatgruppe, Dialkylpyrophosphatgruppe und ß-Diketonatgruppe, wobei alle Liganden identisch oder verschieden voneinander sein können.

- oder Mischungen der oben genannten Verbindungen.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Katalysator D) ausgewählt ist aus einer Gruppe von Verbindungen umfassend:

- eine beta-Diketonat- Verbindung von Magnesium, Zink, Gallium, Scandium, Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium,

Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Yttrium oder Lutetium, - ein Zinkcarboxylat

- oder Mischungen der oben genannten Verbindungen.

3. Verfahren zur Herstellung eines gemischten silanterminierten Polymers durch Umsetzung einer Polyolkomponente A) mit einer Diisocyanatkomponente B) umfassend 1-Isocyanato- 3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexan (Isophorondiisocyanat), mindestens einem Isocyanatosilan C) und einem Aminosilan E), bei dem die Urethanisierungsreaktion in Ge genwart mindestens eines Katalysators D), der frei von organisch gebundenem Zinn ist, durchgeführt wird,

wobei das Verfahren so geführt wird, dass

i) die Hydroxylgruppen der Polyolkomponente A) gleichzeitig mit der Diisocyanatkom ponente B) und mindestens einem Isocyanatosilan C) in Gegenwart eines Katalysators D) umgesetzt werden und in einem zweiten Reaktionsschritt, vorzugsweise nach voll ständiger Urethanisierung, anschließend die freien NCO-Gruppen des Reaktionspro dukts mit einem Aminosilan E) abreagiert,

oder

ii) das Isocyanatosilan C) mit einem Teil der Hydroxylgruppen der Polyolkomponente A) umgesetzt wird und in einem zweiten Schritt dann die noch freien Hydroxylgruppen des Polymers mit der Diisocyanatkomponente B) umgesetzt werden sowie anschlie ßend, vorzugsweise nach vollständiger Urethanisierung, ein Aminosilan E) in einer solchen Menge zugegeben und mit den freien NCO-Gruppen des erhaltenen Prepoly mers umgesetzt wird, bis keine freien NCO-Gruppen mehr in der Reaktionsmischung nachweisbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator D) ausgewählt ist aus einer Gruppe von Verbindungen umfassend:

- eine organometallische Verbindung von Magnesium, Zink, Gallium, Scandium, Lan than, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium, Gadolinium, Ter bium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Yttrium oder Lutetium, wobei unter einer organometallischen Verbindung eine Verbindung verstanden wird, welche zumindest einen über ein Sauerstoffatom an vorstehend genannte Metalle (Me) gebundenen Liganden aufweist und die Liganden ausgewählt sind aus der Gruppe be stehend aus Alkoxygruppe, Sulfonatgruppe, Carboxylatgruppe, Dialkylphosphatgruppe, Dialkylpyrophosphatgruppe und ß-Diketonatgruppe, wobei alle Liganden identisch oder verschieden voneinander sein können,

oder Mischungen der oben genannten Verbindungen, wobei die alleinige Verwendung von Ytterbium (III)-Acetylacetonat als Katalysator D) ausgenommen ist.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei der Katalysator D) ausgewählt ist aus einer Gruppe von Verbindungen umfassend:

- eine beta-Diketonat- Verbindung von Magnesium, Zink, Gallium, Scandium, Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Yttrium oder Lutetium,

- ein Zinkcarboxylat

- oder Mischungen der oben genannten Verbindungen,

wobei die alleinige Verwendung von Ytterbium (III)-Acetylacetonat als Katalysator D) ausgenommen ist. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Polyolkomponente A) ein Polyetherpolyol mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht im Bereich von 3000 bis 24000 g/mol ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Polyolkomponente A) ein Polyetherpolyol auf Basis von Polypropylenoxid ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Isocyanatkomponente B) ausschließlich Isophorondiisocyanat enthält. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Isocyanatosilan C) eine

Verbindung der Formel (II) ist

1

R

2

R' -Si— X - NCO (II)

L R

in welcher

R1, R2 und R3 unabhängig voneinander für gleiche oder verschiedene gesättigte oder unge sättigte, lineare oder verzweigte, aliphatische oder cyclo aliphatische oder gegebenenfalls substituierte aromatische oder araliphatische Reste mit bis zu 18 Kohlenstoffatomen, die gegebenenfalls bis zu 3 Heteroatome aus der Reihe Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff enthalten können, vorzugsweise je- weils Alkylreste mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen und/oder Alkoxyreste mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen, die bis zu 3 Sauerstoffatome enthalten können, besonders bevorzugt jeweils Methyl, Methoxy und/oder Ethoxy bedeuten, mit der Maßgabe, dass mindestens einer der Reste R1, R2 und R3 über ein Sauerstoffatom mit dem Siliziumatom verbunden ist, und

X für einen linearen oder verzweigten organischen Rest mit bis zu 6, vorzugs weise 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt für einen Propylen rest (-CH2-CH2-CH2-) steht.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Isocyanatosilan C) 3-Isocyanatopropyltrimethoxysilan eingesetzt wird.

10 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aminosilan E) eine Ver bindung der Formel (VIII) ist,

R1

R2— Si - X - N— H

R i3 R i10

(VIII) in welcher R1, R2, R3 und X die in Anspruch 8 genannte Bedeutung haben und

R10 für Wasserstoff, einen gesättigten oder ungesättigten, linearen oder ver zweigten, aliphatischen oder cycloaliphatischen oder einen gegebenenfalls substituierten aromatischen oder araliphatischen Rest mit bis zu 18 Kohlen stoffatomen oder einen Rest der Formel

steht, in welchem R1, R2, R3 und X die vorstehend angegebene Bedeutung haben.

11 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Aminosilan E) eine Ver bindung der Formel (IX) ist

in welcher

R1, R2 und R3 die in Anspruch 8 genannte Bedeutung haben X für einen linearen oder verzweigten organischen Rest mit mindestens

2 Kohlenstoffatomen steht und

R11 und R12 unabhängig voneinander gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte, aliphatische oder cycloaliphatische oder aromatische or ganische Reste mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen sind, die substituiert oder unsubstituiert sind und/oder Heteroatome in der Kette aufwei sen.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Menge an Aminosilan E) so gewählt ist, dass auf jede Isocyanatgruppe des in Verfahrensschritt a) entstandenen iso- cyanat- und silanfunktionellen Polymers 0,9 bis 1,2, vorzugsweise 0,95 bis 1,2, besonders bevorzugt 0,95 bis 1,05 Aminogruppen entfallen.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stoffmenge des einge setzten Isocyanatosilans C) im Bereich von 1 bis 50 mol-%, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 28 mol-%, besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 28 mol-%, ganz besonders be vorzugt im Bereich von 10 bis 25 mol-% und die Stoffmenge des eingesetzten Diisocyanats B) dementsprechend im Bereich von 50 bis 99 mol-%, vorzugsweise im Bereich von 72 bis 95 mol-%, besonders bevorzugt im Bereich von 72 bis 90 mol-%, ganz besonders bevor zugt im Bereich von 75 bis 90 mol-% bezogen auf die Anzahl der Hydroxylgruppen des Polyols A) liegt.

14. Verwendung der nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellten silan terminierten Polymere als Bindemittel in Beschichtungs-, Dichtungs- und Klebemitteln, insbesondere im Bereich des Bauwesens und in der Automobilindustrie.

Description:
Verfahren zur Herstellung eines gemischten silanterminierten Polymers

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gemischten silanterminier ten Polymers durch Umsetzung einer Polyolkomponente A) mit einer Diisocyanatkomponente B) umfassend l-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexan (Isophorondiisocyanat), mindestens ein Isocyanatosilan C) und ein Aminosilan E), bei dem die Urethanisierungsreaktion in Gegenwart mindestens eines Katalysators D), der frei von organisch gebundenem Zinn ist, durch geführt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung der so erhaltenen Polymere.

Als silanterminierte Polymere werden allgemein alkoxysilanfunktionelle Polymere, insbesondere alkoxysilanfunktionelle Polyurethane bezeichnet. Derartige Polymere werden beispielsweise als feuchtigkeitshärtende Einkomponenten-Polyurethane in Beschichtungs-, Dichtungs- und Klebemit teln, insbesondere im Bereich des Bauwesens und in der Automobilindustrie, angewendet.

Zur Herstellung silanterminierter Polymere sind unterschiedliche Synthesewege bekannt. Gemäß US 3 627 722 A oder US 3 632 557 A können beispielsweise aminofunktionelle Alkoxysilane mit NCO-haltigen Prepolymeren unter Bildung einer Harnstoffgruppe zu alkoxyfunktionellen Po lyurethanen umgesetzt werden. Solche alkoxysilanfunktionellen Polyurethane vernetzen relativ rasch und härten zu nicht-klebrigen Materialen von guter Festigkeit und Dehnbarkeit aus. Aller dings weisen solche Polymere auf Grund der bei der Herstellung gebildeten Harnstoffgruppen eine hohe Viskosität auf, wodurch die Formulierung von Zusammensetzungen mit guter Verarbeitbar keit deutlich erschwert wird.

Gemäß EP 0 070 475 A2 und US 5 990 257 A besteht ein alternativer Syntheseweg in der Umset zung von NCO-haltigen Alkoxysilanen mit hydroxyfunktionellen Prepolymeren, wobei die Silan gruppe unter Bildung einer Urethangruppe mit dem Polymer verknüpft wird. Als hydroxyfunktio- nelle Prepolymere können dabei beispielsweise hydroxyfunktionelle Polyurethane, die durch Um setzung von Diisocyanaten mit Diolen erhalten werden können, oder langkettige Diole, die nicht über eine Reaktion mit Diisocyanaten vorverlängert wurden, verwendet werden (EP 0372561 A2). Ein Nachteil dieses Syntheseweges besteht darin, dass die benötigten NCO-haltigen Alkoxysilane nur beschränkt lagerfähig und oft teuer sind.

Alternativ können durch ein Hybrid verfahren, das beide im Vorhergehenden beschriebenen Syn thesewege kombiniert, silanterminierter Polymere erhalten werden, die sowohl Silangruppen ent halten, die über Harnstoffgruppen mit dem Polymerrückgrat verbunden sind, als auch solche Silan gruppen, die über Urethangruppen mit dem Polymerrückgrat verbunden sind. Diese silanterminier ten Polymere werden als„gemischte“ silanterminierte Polymere bezeichnet und werden beispiels weise in AU 2015100195 A4 und US 2015/0266995 Al offenbart. Bei der Synthese dieser gemischt silanterminierter Polymere aber auch bei der Synthese der NCO- haltigen Prepolymere bzw. der Umsetzung der hydroxyfunktionellen Polymere, werden zur Be schleunigung der NCO/OH-Reaktion Katalysatoren eingesetzt. Dies sind typischerweise Dial- kylzinn(IV)verbindungen, wie z.B. Dibutylzinndilaurat oder Dibutylzinnoxid. Es werden aber auch tertiäre Amine und diverse Metallkomplexe z.B. des Titans, Bismuths oder Zirkoniums beschrie ben. Auch der Einsatz von ß-Diketonat-Verbindungen diverser Nebengruppenmetalle zur Be schleunigung der NCO/OH-Reaktion ist bekannt (DE 10 2004 012 876).

In jüngster Zeit wurden jedoch die am häufigsten verwendeten Zinn-organischen Verbindungen als potentielle Cancerogene beim Menschen erkannt. Sie stellen deshalb unerwünschte Bestandteile dar und sollen aufgrund ihrer toxikologischen Eigenschaften auf längere Sicht substituiert werden.

Ein einfacher Austausch der Zinn-organischen Verbindungen ist jedoch nicht immer möglich, da sich die Wahl des Katalysators oft auch auf die Eigenschaften der alkoxysilanfunktionellen Po lyurethane, sowie der daraus hergestellten härtbaren Massen auswirkt. So beschreibt EP 2 625 226 Bl beispielsweise die Reaktion von Isocyanatosilanen mit Polyethern in Gegenwart von Bismuth- neodecanoat. Dabei ergeben sich, im Vergleich zu Dibutylzinndilaurat basierten Zusammensetzun gen deutlich verkürze Hautbildezeiten. Auch die Viskosität, sowie die Lagerstabilität, der Prepoly mere werden durch die Wahl des Katalysators negativ beeinflusst (vgl. EP 1 535 940).

Um sprüh-, roll- oder streichbare Formulierungen zu erhalten, ist in der Regel eine möglichst nied rige Viskosität wünschenswert. Deshalb ist oft der Zusatz von organischen Lösungsmitteln und/oder großer Mengen verdünnend wirkender Weichmacher erforderlich. Große Mengen all dieser Zusätze sind jedoch generell unerwünscht. Zudem können beispielsweise Weichmacher im Laufe der Zeit aus dem Produkt„ausschwitzen“, was ebenfalls von Nachteil ist. Um dennoch leicht zu verarbeitende Formulierungen zu erhalten ist, insbesondere bei den Harnstoffgruppen enthalten den STPs, die von Haus aus eine höhere Viskosität aufweisen, eine möglichst niedrige Viskosität wünschenswert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, niedrigviskose gemischt silanterminierter Po lymere zur Verfügung zu stellen, bei denen die Umsetzung der Hydroxylgruppen des Polyols mit den Isocyanatgruppen des Diisocyanats bzw. des Isocyanatosilans ohne die Verwendung von Kata lysatoren, die organische Zinnverbindungen enthalten, auskommt.

Diese Aufgabe wurde durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Sie können beliebig kombiniert werden, sofern sich aus dem Kontext nicht eindeutig das Gegenteil ergibt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verwen dung gemäß Anspruch 14. Die vorliegende Erfindung basiert auf der überraschenden Beobachtung, dass durch Wahl geeigne ter organo-zinnfreier Katalysatoren gemischt silanterminierte Polymere mit niedriger Viskosität erhalten werden, die sowohl Silangruppen enthalten, die über Harnstoffgruppen mit dem Polymer rückgrat verbunden sind, als auch solche Silangruppen, die über Urethangruppen mit dem Polymer rückgrat verbunden sind.

Erfindungsgemäß vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Herstellung eines gemischten silantermi nierten Polymers durch Umsetzung einer Polyolkomponente A) mit einer Diisocyanatkomponente B) umfassend l-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexan (Isophorondiisocyanat), mindestens einem Isocyanatosilan C) und einem Aminosilan E), bei dem die Urethanisierungsreak- tion in Gegenwart mindestens eines Katalysators D), der frei von organisch gebundenem Zinn ist, durchgeführt wird.

Bei den beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Polyolkomponenten A) handelt es sich um beliebige Polyole, beispielsweise die aus der Polyurethanchemie bekannten polymeren Po lyetherpolyole, Polyesterpolyole, Polycarbonatpolyole, Polyurethanpolyole und/oder Polyacrylat- polyole. Diese haben in der Regel eine mittlere Funktionalität von 1,8 bis 6, bevorzugt 1,8 bis 4, besonders bevorzugt von 1,9 bis 2,2. Das zahlenmittlere Molekulargewicht dieser Polyole (nach DIN 55672-1 :2016-03 bestimmt) beträgt in der Regel von 3000 bis 24000, vorzugsweise von 5000 bis 16000, besonders bevorzugt von 7000 bis 12000. Es können auch beliebige Gemische solcher Polyole eingesetzt werden.

Üblicherweise weisen die Polyolkomponenten A) OH-Zahlen, bestimmt nach DIN 53240, von mindestens 4,5 mg KOH/mg auf. Vorzugsweise liegt die OH-Zahl im Bereich von 8 bis 30 mg KOH/g, besonders bevorzugt von 8 bis 20 mg KOH/g, am meisten bevorzugt von 9 bis 18 mg KOH/g.

Bevorzugte Polyolkomponenten A) für das erfindungsgemäße Verfahren sind Polyetherpolyole, beispielsweise solche der in der DE 26 22 951 B, Spalte 6, Zeile 65 bis Spalte 7, Zeile 26, der EP-A 0 978 523 Seite 4, Zeile 45 bis Seite 5, Zeile 14 oder der WO 2011/069 966, Seite 4, Zeile 20 bis Seite 5, Zeile 23 genannten Art, sofern sie den oben gemachten Angaben hinsichtlich Funktionali tät und Molekulargewicht entsprechen. Als Polyolkomponenten A) besonders bevorzugte Po lyetherpolyole sind Anlagerungsprodukte von Ethylenoxid und/oder Propylenoxid an 1,2-Propan- diol, 1,3-Propandiol, Glycerin, Trimethylolpropan, Ethylendiamin und/oder Pentaerythrit oder die durch Polymerisation von Tetrahydrofuran erhältlichen Polytetramethylenetherglykole des oben genannten Molekulargewichtsbereiches .

Ganz besonders bevorzugte Polyolkomponenten A) sind Polyetherpolyole auf Basis von Polypro pylenoxid, wie sie beispielsweise bei der Fa. Covestro Deutschland AG unter dem Handelsnamen Acclaim ® , z. B. als Acclaim ® 8200 N, kommerziell erhältlich sind. Die beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Diisocyanatkomponente B) enthält 1-Iso- cyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexan (Isophorondiisocyanat, IPDI), welches nach beliebigen Verfahren, z. B. durch Phosgenierung oder auf phosgenfreiem Weg, beispielsweise durch Urethanspaltung, hergestellt werden kann.

Die Diisocyanatkomponente B) kann dabei neben IPDI auch anteilig weitere Diisocyanate enthal ten, beispielsweise bis zu 20 mol-% bezogen auf die eingesetzte Menge an IPDI.

Bevorzugte Diisocyanate, die neben IPDI in der Diisocyanatkomponente B) enthalten sein können, sind solche der allgemeinen Formel (I)

OCN - Y - NCO (I) in welcher Y für einen linearen oder verzweigten, aliphatischen oder cycloaliphatischen Rest mit 4 bis 18 Kohlenstoffatomen oder einen gegebenenfalls substituierten aromatischen oder araliphati- schen Rest mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen steht.

Geeignet sind beispielsweise z. B. 1,4-Diisocyanatobutan, 1,6-Diisocyanatohexan (HDI), 1,5-Di- isocyanato-2,2-dimethylpentan, 2,2,4- bzw. 2,4,4-Trimethyl-l,6-diisocyanatohexan, 1,10-Diiso- cyanatodecan, 1,3- und 1,4-Diisocyanatocyclohexan, l,4-Diisocyanato-3,3,5-trimethylcyclohexan,

1.3-Diisocyanato-2-methylcyclohexan, l,3-Diisocyanato-4-methylcyclohexan, 2,4- und/oder 2,6- hexahydrotolylendiisocyanat (H6-TDI), 1 -Isocy anato- 1 -methyl-4(3)-isocyanatomethylcy clohexan, 2,4’- und 4,4'-Diisocyanatodicyclohexylmethan (H12-MDI), 1,3- und l,4-Bis(isocyanatomethyl)- cyclohexan, 4,4'-Diisocyanato-3,3'-dimethyldicyclohexylmethan, 4,4'-Diisocyanato-3,3',5,5'-tetra- methyldicyclohexylmethan, 4,4'-Diisocyanato-l,r-bi(cyclohexyl), 4,4'-Diisocyanato-3,3'-dimethyl- 1 , 1’-bi(cyclohexyl), 4,4'-Diisocyanato-2,2',5,5 , -tetra-methyl- 1 , 1’-bi(cyclohexyl), 1 ,8-Diisocyanato- p-menthan, 1,3-Diisocyanatoadamantan, l,3-Dimethyl-5,7-diisocyanatoadamantan, 1,3- und 1,4- Bis-(isocyanatomethyl)benzol (XDI), 1,3- und l,4-Bis(l-isocyanato-l-methylethyl)-benzol (TMXDI), Bis(4-(l-isocyanato-l-methylethyl)phenyl)-carbonat, 1,3- und 1,4-Phenylendiisocyanat,

2.4- und 2,6-Toluylendiisocyanat (TDI) sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, Diphenylme- than-2,4'- und/oder -4,4'-diisocyanat (MDI) und Naphthylen-l,5-diisocyanat (NDI) sowie beliebige Gemische solcher Diisocyanate.

Besonders bevorzugt wird als Diisocyanatkomponente B) ausschließlich IPDI verwendet.

Bei den beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Isocy anatosilane C) handelt es sich um beliebige Verbindungen, in denen gleichzeitig nebeneinander mindestens eine, vorzugsweise genau eine, Isocyanatgruppe und mindestens eine, vorzugsweise genau eine, Silangruppe mit mindestens einem Alkoxysubstituenten vorliegen. Im Folgenden werden die Isocyanatosilane C) auch als Al- koxysilan-funktionelle Isocyanate C) oder als Isocyanatoalkoxysilane C) bezeichnet. Geeignete Isocyanatoalkoxysilane C) sind beispielsweise Isocyanatoalkylalkoxysilane, wie sie z. B. nach den in US-B 3 494 951, EP-A 0 649 850, WO 2014/063 895 und WO 2016/010 900 beschrie benen Verfahren auf phosgenfreiem Weg durch thermische Spaltung der korrespondierenden Carbamate oder Harnstoffe zugänglich sind. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kommt als Alkoxysilan-funktionelles Isocya- nat (Isocyanatosilan) C) mindestens eine Verbindung der allgemeinen Formel (II)

zum Einsatz, in welcher R 1 , R 2 und R 3 unabhängig voneinander für gleiche oder verschiedene gesättigte oder unge sättigte, lineare oder verzweigte, aliphatische oder cyclo aliphatische oder gegebenenfalls substituierte aromatische oder araliphatische Reste mit bis zu 18 Kohlenstoffatomen, die gegebenenfalls bis zu 3 Heteroatome aus der Reihe Sauerstoff, Schwefel, Stickstoff enthalten können, vorzugsweise je- weils Alkylreste mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen und/oder Alkoxyreste mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen, die bis zu 3 Sauerstoffatome enthalten können, besonders bevorzugt jeweils Methyl, Methoxy und/oder Ethoxy bedeuten, mit der Maßgabe, dass mindestens einer der Reste R 1 , R 2 und R 3 über ein Sauerstoffatom mit dem Siliziumatom verbunden ist, und X für einen linearen oder verzweigten organischen Rest mit bis zu 6, vorzugs weise 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt für einen Propylen rest (-CH2-CH2-CH2-) steht.

Beispiele für derartige Isocyanatoalkoxysilane sind Isocyanatomethyltrimethoxysilan, (Isocyanato- methyljmethyldimethoxysilan, Isocyanatomethyltriethoxysilan, (Isocyanatomethyl)-methyldi- ethoxysilan, Isocyanatomethyltriisopropoxysilan, 2-Isocyanatoethyl-trimethoxysilan, 2-Isocyanato- ethyltriethoxysilan, 2-Isocyanatoethyltriisopropoxysilan, 3-Isocyanatopropyltrimethoxysilan, 3- Isocyanatopropyltriethoxysilan, 3-Isocyanatopropylmethyl-dimethoxysilan, 3-Isocyanatopropyl- methyldiethoxysilan, 3-Isocyanatopropylethyldiethoxysilan, 3-Isocyanatopropyldimethylethoxy- silan, 3-Isocyanatopropyldiisopropylethoxysilan, 3-Isocyanatopropyltripropoxysilan, 3-Isocyanato- propyltriisopropoxysilan, 3-Isocyanatopropyl-tributoxysilan, 3-Isocyanatopropylmethyldibutoxy- silan, 3-Isocyanatopropylphenyldimethoxysilan, 3-Isocyanatopropylphenyldiethoxysilan, 3-Iso- cyanatopropyltris(methoxyethoxyethoxy)silan, 2-Isocyanatoisopropyltrimethoxysilan, 4-Isocyan- atobutyltrimethoxysilan, 4-Isocyanatobutyl-triethoxysilan, 4-Isocyanatobutyltriisopropoxysilane, 4- Isocyanatobutylmethyldimethoxysilan, 4-Isocyanatobutylmethyldiethoxysilan, 4-Isocyanatobutyl- ethyldimethoxysilan, 4-Isocyanatobutyl-ethyldiethoxysilan, 4-Isocyanatobutyldimethylmethoxy- silan, 4-Isocyanatobutylphenyldimethoxy-silan, 4-Isocyanatobutylphenyldiethoxysilan, 4-Iso- cyanato(3-methylbutyl)trimethoxysilan, 4-Isocyanato(3-methylbutyl)triethoxysilan, 4-Isocyanato- (3-methylbutyl)methyldimethoxysilan, 4-Isocyanato(3-methylbutyl)methyldiethoxysilan und 11- Isocyanatoundecyltrimethoxysilan oder beliebige Gemische solcher Isocyanatoalkoxysilane.

Bevorzugte Isocyanatosilane C) sind insbesondere Isocyanatomethyltrimethoxysilan, Isocyanato- methyltriethoxysilan, (Isocyanatomethyl)methyldimethoxysilan, (Isocyanatomethyl)-methyldi- ethoxysilan, 3-Isocyanatopropyltrimethoxysilan, 3-Isocyanatopropylmethyldimethoxysilan, 3-Iso- cyanatopropyltriethoxysilan und 3-Isocyanatopropylmethyldiethoxysilan. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von 3-Isocyanatopropyltrimethoxysilan

Die beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Stoffmengen an IPDI enthaltenden Diiso cyanatkomponente B) und Isocyanatosilan C) richten sich nach der Stoffmenge an Hydroxylgrup pen der Polyolkomponente A) und dem gewünschten Verhältnis von Isocyanatosilan C) zu IPDI enthaltender Diisocyanatkomponente B). Die gesamte Stoffmenge von Isocyanatosilan C) und IPDI enthaltender Diisocyanatkomponente B) wird vorzugsweise so gewählt, dass im erfindungs gemäßen Verfahrensprodukt die Hydroxylgruppen des Polyols vollständig zu Urethangruppen um gesetzt vorliegen.

Um das erfindungsgemäße Verfahren möglichst kostengünstig zu gestalten, ist es vorteilhaft, den Anteil von Isocyanatosilan C) möglichst gering zu halten. Vorzugsweise beträgt die Stoffmenge des eingesetzten Isocyanatosilans C) deshalb maximal 50 mol-% bezogen auf die Anzahl der Hyd roxylgruppen der Polyolkomponente A). Im Allgemeinen liegt die Stoffmenge des eingesetzten Isocyanatosilans C) beim erfindungsgemäßen Verfahren im Bereich von 1 bis 50 mol-%, bevorzugt im Bereich von 5 bis 28 mol-%, besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 28 mol-%, ganz be sonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 25 mol-%, jeweils bezogen auf die Anzahl der Hydro xylgruppen des Polyols A).

Abhängig von der gewählten Stoffmenge an Isocyanatosilan C) kommt die IPDI enthaltende Diiso cyanatkomponente B) beim erfindungsgemäßen Verfahren im Allgemeinen in einer Stoffmenge von 50 bis 99 mol-%, bevorzugt von 72 bis 95 mol-%, besonders bevorzugt von 72 bis 90 mol-%, ganz besonders bevorzugt in einer Stoffmenge von 75 bis 90 mol-%, jeweils bezogen auf die An zahl der Hydroxylgruppen des Polyols A), zum Einsatz.

Die Umsetzung der Polyolkomponente A) mit der IPDI enthaltenden Diisocyanatkomponente B) und dem Isocyanatosilan C) erfolgt in Anwesenheit eines Katalysators D), der frei von organisch gebundenem Zinn ist. Dass die Katalysatorkomponente frei von organischen Zinnverbindungen ist, wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung derart definiert, dass der Gehalt an organischen Zinnverbindungen in der zum Polyurethan führenden Reaktionsmischung und somit auch im erhaltenen Polyurethan < 0.06 Gewichts-% und vorzugsweise < 0.01 Gewichts-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Alkoxysilangruppen enthaltenden Polyurethans, beträgt.

Die quantitiative Bestimmung des Gehalts an organischen Zinnverbindungen erfolgt durch Extraktion der Probe (optional) mit n-Hexan, Derivatisierung (optional) mit Natriumtetraethylborat und Gaschromatographie, wobei eine Detektion mittels Atomemission bevorzugt ist. Details finden sich beispielsweise in der Dissertation„Bestimmung von Organozinnverbindungen in Sedimenten mittels GC-AED - Entwicklung von Extraktions- und Derivatisierungsmethoden“ von Almut Liebich, Technische Universität Berlin 2005 (http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-1164).

Insbesondere werden dann keine organozinnbasierten Katalysatoren wie DBTL (Dibutylzinndi- laurat) in der Reaktion eingesetzt. Generell lassen sich als organische Zinnverbindungen alle Verbindungen definieren, in denen eine kovalente Sn-C-Bindung vorliegt.

Ebenso ist mit eingeschlossen, dass aus etwaigen Vorstufen wie Polyurethan-Prepolymeren keine organischen Zinn-Katalysatorrückstande in die Reaktionsmischung für das erfindungsgemäße Ver fahren eingeschleppt werden.

Der Katalysator D) ist ausgewählt aus:

- einer organometallischen Verbindung, vorzugsweise einer beta-Diketonat- Verbindung, von Magnesium, Zink, Gallium, Scandium, Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Sama rium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Yttrium oder Lutetium,

- einem Zinkcarboxylat

- oder deren Mischungen.

Der Begriff organometallischen Verbindung bezeichnet im Rahmen der Erfindung eine Verbin dung, welche zumindest einen über ein Sauerstoffatom an vorstehend genannte Metalle (Me) ge bundenen Liganden aufweist. Erfindungsgemäß geeignete Verbindungen dieser Art weisen Ligan den auf, welche ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Alkoxygruppe, Sulfonatgruppe, Carboxylatgruppe, Dialkylphosphatgruppe, Dialkylpyrophosphatgruppe und beta-Diketonatgruppe, wobei alle Liganden identisch oder verschieden voneinander sein können.

Bezüglich der Verwendung von Ytterbium (III)-Acetylacetonat, einer beta-Diketonat-Verbindung, gibt es Einschränkungen, die weiter unten beschrieben werden (siehe Beschreibung der ß- Diketonat- Verbindungen). Als Alkoxygruppen haben sich insbesondere so genannte Neoalkoxy-Substituenten, insbesondere der Formel (III), als besonders geeignet erwiesen.

Als Sulfonsäuren haben sich insbesondere aromatische Sulfonsäuren, deren Aromaten mit einer Alkylgruppe substituiert sind, als besonders geeignet erwiesen. Als bevorzugte Sulfonsäuren gelten Reste der Formel (IV).

Besonders geeignet als Carboxylatgruppen haben sich insbesondere Carboxylate von Fettsäuren erwiesen. Als bevorzugtes Carboxylat gelten Decanoat, Stearat und Isostearat.

Insbesondere weist der Katalysator mindestens einen mehrzähnigen Liganden, auch Chelatligand genannt, auf. Insbesondere ist der mehrzähnige Ligand ein zweizähniger Ligand.

Vorzugsweise handelt es sich beim zweizähnigen Liganden um einen Liganden der Formel (V)

Dabei steht der Rest R 4 für ein Wasserstoffatom oder für eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 8 C-Atomen, insbesondere für eine Methylgruppe. Der Rest R 5 steht für ein Wasserstoff atom oder für eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 8 C-Atomen, welche gegebenen falls Heteroatome aufweist, insbesondere für ein Wasserstoffatom. Der Rest R 6 steht für ein Wasserstoffatom oder für eine Alkylgruppe mit 1 bis 8, insbesondere mit 1 bis 3, C-Atomen oder für eine lineare oder verzweigte Alkoxygruppe mit 1 bis 8, insbesondere mit 1 bis 3, C-Atomen.

Bevorzugt handelt es sich bei dem Katalysator D) um eine Verbindung der Formel (VI).

Die Reste R 4 , R 5 und R 6 wurden bereits vorhergehend beschrieben. Der Rest R 7 steht für einen linearen oder verzweigten Alkylrest mit 2 bis 20 C-Atomen, insbesondere für einen Isobutyl- oder für einen Isopropylrest n steht für einen Wert von 1 oder 2, insbesondere für 2.

Bevorzugt sind metallorganische Verbindungen der Formel (VI), wobei der Rest R 4 für eine Me- thylgruppe, der Rest R 5 für ein Wasserstoffatom, der Rest R 6 für eine Methylgruppe oder Methoxy- oder Ethoxygruppe und der Rest R 7 für einen Isobutyl- oder für einen Isopropylrest steht.

Die bevorzugten beta-Diketonat- Verbindung basieren auf den genannten Metallen bevorzugt in ihren Hauptoxidationsstufen +111 bzw. +IV (sofern vorhanden). Besonders bevorzugt sind ß- Diketonat- Verbindungen basierend auf Yb(III) und/oder Ga(III). Unter ß-Diketonat- Verbindungen von Magnesium, Zink, Gallium, Scandium, Lanthan, Cer, Prase odym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmi um, Erbium, Thulium, Ytterbium, Yttrium oder Lutetium werden alle Verbindungen dieser Metalle verstanden, die wenigstens einen Liganden oder Substituenten aufweisen, der durch Anionenbil dung von einem ß-Diketon, bevorzugt durch Deprotonierung, abgeleitet ist und folglich eine oder mehrere Struktureinheit der Formel (VII) aufweist.

R 8 , R 9 stehen dabei unabhängig voneinander für gleiche oder verschiedene gegebenenfalls hete roatomhaltige organische Reste mit bevorzugt jeweils 1-20, besonders bevorzugt 1-10 Kohlenstoff atomen.

Bevorzugt weisen die eingesetzten ß-Diketonat-Verbindungen ausschließlich Liganden bzw. Sub- stituenten des ß-Diketonat-Typs auf.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf unterschiedliche Weisen durchgeführt. Diese sind wei ter unten beschrieben und als„Verfahren A“,„Verfahren B“ und„Verfahren C“ gekennzeichnet. In Verfahren C wird als bevorzugtes ß-Diketonat Acetylaceton (,acac‘) eingesetzt. Ganz besonders bevorzugt ist dabei die Verwendung von Yb(acac)3 und/oder Ga(acac)3. In den Verfahren A und B ist die alleinige Verwendung von Yb(acac)3 ausgenommen. Die Verwendung von Yb(acac)3 in Mi schung mit anderen erfindungsgemäßen Katalysatoren ist möglich. Bevorzugt ist in Verfahren A und B die Verwendung von Ga(acac)3 oder einer Mischung von Yb(acac)3 mit anderen erfindungs gemäßen Katalysatoren, beispielsweise von Yb(acac)3 mit Ga(acac)3.

Geeignete Zinkcarboxylate sind insbesondere solche, die Ringstruktur im organischen Rest aufwei sen. Bevorzugt werden aliphatische Zink-Carboxylate als Katalysatoren D) verwendet. Beispiele sind solche, deren Carbonsäurereste eine Kohlenstoffkette von 20 oder weniger, bevorzugt 18, besonders bevorzugt kleiner gleich 12 oder weniger Kohlenstoffatomen aufweisen. Besonders be vorzugt sind Zink-2-Ethylhexanoat (auch Zink-Octanoat genannt), Zink-n-Octanoat, Zink-n- Decanoat, Zink-Neodecanoat, Zink-Ricinoleat und Zink-Stearat.

Ferner ist es ebenso möglich, dass die erfindungsgemäßen Katalysatoren D) Kristallwasser enthal ten.

Die Katalysatoren D) können einzeln oder in Form beliebiger Mischungen untereinander eingesetzt werden und kommen dabei beispielsweise in Mengen von 0,001 bis 1 Gew.-%, bevorzugt 0,01 bis 0,5 Gew.-%, berechnet als Gesamtgewicht an eingesetzten Katalysatoren bezogen auf das Gesamt gewicht der Reaktionspartner A), B) und C), zum Einsatz.

Geeignete Aminosilane E) sind beispielsweise Aminosilane, der allgemeinen Formel (VIII)

(viii), in welcher R 1 , R 2 , R 3 und X die für Formel (II) genannte Bedeutung haben und

R 10 für Wasserstoff, einen gesättigten oder ungesättigten, linearen oder verzweigten, aliphatischen oder cycloaliphatischen oder einen gegebenenfalls substituierten aromatischen oder araliphatischen Rest mit bis zu 18 Kohlenstoffatomen oder einen Rest der Formel

steht, in welchem R 1 , R 2 , R 3 und X die vorstehend angegebene Bedeutung ha ben.

Geeignete Aminosilane der allgemeinen Formel (VIII) sind beispielsweise 3-Aminopropyltrime- thoxysilan, 3-Amino-propyltriethoxysilan, 3-Aminopropylmethyldimethoxysilan, 3-Aminopro- pylmethyldiethoxysilan, 3-Aminopropylethyldiethoxysilan, 3-Aminopropyldimethylethoxysilan, 3- Aminopropyldiisopropylethoxysilan, 3-Aminopropyltripropoxysilan, 3-Aminopropyltributoxysilan, 3-Aminopropylphenyldiethoxysilan, 3-Aminopropylphenyldimethoxysilan, 3-Aminopropyltris- (methoxyethoxyethoxy) silan, 2-Aminoisopropyltrimethoxysilan, 4-Aminobutyltrimethoxysilan, 4- Aminobutyltriethoxysilan, 4-Aminobutylmethyldimethoxysilan, 4-Aminobutylmethyldiethoxy- silan, 4-Aminobutylethyldimethoxysilan, 4-Aminobutylethyldiethoxysilan, 4-Aminobutyldimethyl- methoxysilan, 4-Aminobutylphenyldimethoxysilan, 4-Aminobutylphenyldiethoxysilan, 4-Amino- (3-methylbutyl)methyldimethoxysilan, 4-Amino(3-methylbutyl)methyldiethoxysilan, 4-Amino(3- methylbutyl)trimethoxysilan, 3-Aminopropylphenylmethyl-n-propoxysilan, 3-Aminopropylmethyl- dibutoxysilan, 3-Aminopropyldiethylmethylsilan, 3-Aminopropylmethylbis(trimethylsiloxy)silan, 11-Aminoundecyltrimethoxy silan, N-Methyl-3-aminopropyltrimethoxysilan, N-Methyl-3-amino- propyltriethoxysilan, N-(n-Butyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan, N-(n-Butyl)-3-aminopropyltri- ethoxysilan, N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan, N-(2-Aminoethyl)-3-aminoiso- butylmethyldimethoxysilan, N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilan, N-(2-Amino- ethyl)-3-aminopropyltris(2-ethylhexoxy)silan, N-(6-Aminohexyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan, N-Benzyl-N-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan, Bis(3-trimethoxysilylpropyl)amin, Bis(3-triethoxysilylpropyl)amin, (Aminoethylaminomethyl)-phenethyltrimethoxysilan, 3- Ureidopropyltriethoxysilan, 3-(m-Aminophenoxy)-propyltrimethoxysilan, m- und/oder p-Amino- phenyltrimethoxysilan, 3-(3-Aminopropoxy)-3,3-dimethyl- 1 -propenyltrimethoxysilan, 3- Aminopropylmethylbis(trimethylsiloxy)-silan, 3-Aminopropyltris(trimethyl-siloxy)silan, 3- Aminopropylpentamethyldisiloxan oder beliebige Gemische solcher Aminosilane. Bevorzugte Aminosilane der allgemeinen Formel (VIII), sind solche, in welcher

R 1 , R 2 und R 3 jeweils Alkylreste mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen und/oder Alkoxyreste, die bis zu 3 Sauerstoffatome enthalten, bedeuten, mit der Maßgabe, dass min destens einer der Reste R 1 , R 2 und R 3 für einen solchen Alkoxyrest steht, X für einen linearen oder verzweigten Alkylenrest mit 3 oder 4 Kohlen stoffatomen steht, und

R 10 für einen gesättigten, linearen oder verzweigten, aliphatischen oder cycloalipha- tischen Rest mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen oder einen Rest der Formel

steht, in welchem R 1 , R 2 , R 3 und X die vorstehend angegebene Bedeutung ha ben.

Besonders bevorzugte Aminosilane der allgemeinen Formel (VIII) sind solche, in welcher

R 1 , R 2 und R 3 jeweils Methyl, Methoxy und/oder Ethoxy bedeuten, mit der Maßgabe, dass mindestens einer der Reste R 1 , R 2 und R 3 für einen Methoxy- oder Ethoxyrest steht,

X für einen Propylenrest (-CH2-CH2-CH2-) steht, und

R 10 für einen linearen Alkylrest mit bis zu 4 Kohlenstoffatomen oder einen Rest der

Formel

steht, in welchem R 1 , R 2 , R 3 und X die vorstehend angegebene Bedeutung ha ben.

Ganz besonders bevorzugte Aminosilane der allgemeinen Formel (VIII) sind N-Methyl-3-amino- propyltrimethoxysilan, N-Methyl-3-aminopropyltriethoxysilan, N-(n-Butyl)-3-aminopropyltrimeth- oxysilan, N-(n-Butyl)-3-aminopropyltriethoxysilan, Bis(3-trimethoxysilylpropyl)-amin und/oder Bis(3-triethoxysilylpropyl)amin. Geeignete Aminosilane E) sind beispielsweise auch solche der allgemeinen Formel (IX)

in welcher R 1 , R 2 und R 3 die für Formel (II) genannte Bedeutung haben,

X für einen linearen oder verzweigten organischen Rest mit mindestens 2 Kohlen- Stoffatomen steht und

R 11 und R 12 unabhängig voneinander gesättigte oder ungesättigte, lineare oder verzweigte, aliphatische oder cycloaliphatische oder aromatische organische Reste mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen sind, die substituiert oder unsubstituiert sind und/oder Heteroatome in der Kette aufweisen. Bei diesen Aminosilanen der allgemeinen Formel (IX) handelt es sich um die silanfunktionellen Asparaginsäureester, die nach der Lehre der EP-A 0 596 360 durch Umsetzung von primäre Ami nogruppen tragenden Aminosilanen mit Fumarsäureestern und/oder Maleinsäureestern erhältlich sind.

Geeignete Ausgangsverbindungen zu Herstellung von Aminosilanen der allgemeinen Formel (IX) sind daher grundsätzlich beliebige Aminosilane der allgemeinen Formel (X)

in welcher R 1 , R 2 , R 3 und X die für Formel (II) genannte Bedeutung haben und R 13 für Wasserstoff steht.

Diese werden mit Fumarsäurediestern und/oder Maleinsäurediestern der allgemeinen Formel (XI)

14 15

R OOC - C :C— COOR

H H

(XI), umgesetzt, in welcher die Reste R 14 und R 15 für gleiche oder verschiedene Reste stehen und organi sche Reste mit 1 bis 18, vorzugsweise 1 bis 9, besonders bevorzugt 1 bis 4, Kohlenstoffatomen bedeuten.

Bevorzugte Aminosilane der allgemeinen Formel (IX) sind Umsetzungsprodukte von Aminosila- nen der allgemeinen Formel (X), in welcher

R 1 , R 2 und R 3 jeweils Methyl, Methoxy und/oder Ethoxy bedeuten, mit der Maßgabe, dass mindestens einer der Reste R 1 , R 2 und R 3 für einen Methoxy- oder Ethoxyrest steht,

X für einen Propylenrest (-CH2-CH2-CH2-) steht, und R 13 für Wasserstoff steht, mit

Fumarsäurediestern und/oder Maleinsäurediestern der allgemeinen Formel (XI), in welcher die Reste R 14 und R 15 für gleiche oder verschiedene Reste stehen und einen Methyl-, Ethyl-, n-Butyl- oder 2-Ethylhexylrest bedeuten. Besonders bevorzugte Aminosilane der allgemeinen Formel (IX) sind Umsetzungsprodukte von 3- Aminopropyltrimethoxysilan und/oder 3 -Aminopropyltri ethoxy silan mit Maleinsäurediethylester.

Geeignete Aminosilane E) sind beispielsweise auch solche der allgemeinen Formel (XII)

in welcher R 1 , R 2 und R 3 die für Formel (II) genannte Bedeutung haben, X für einen linearen oder verzweigten organischen Rest mit mindestens 2 Kohlen stoffatomen und

R 16 für einen gesättigten linearen oder verzweigten, aliphatischen oder cycloalipha- tischen organischen Rest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen steht.

Bei diesen Aminosilanen der allgemeinen Formel (XII) handelt es sich um die bekannten silan funktionellen Alkylamide, wie sie sich beispielsweise nach den in US 4 788 310 und US 4 826 915 offenbarten Verfahren durch Umsetzung von primäre Aminogruppen tragenden Aminosilanen mit Alkylcarbonsäurealkylestern unter Alkoholabspaltung erhalten lassen. Geeignete Ausgangsverbindungen zu Herstellung von Aminosilanen der allgemeinen Formel (XII) sind daher grundsätzlich beliebige Aminosilane der allgemeinen Formel (XIII)

(xiii), in welcher R 1 , R 2 , R 3 und X die für Formel (II) genannte Bedeutung haben und R 17 für Wasserstoff steht.

Diese werden mit Alkylcarbonsäurealkylestern der allgemeinen Formel (XIV)

(XIV), umgesetzt, in welcher R 18 für Wasserstoff oder einen gesättigten linearen oder verzweigten, aliphatischen oder cycloaliphatischen organischen Rest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen und

R 19 für einen gesättigten aliphatischen organischen Rest mit 1 bis 4 Kohlenstoff atomen steht.

Bevorzugte Aminosilane der allgemeinen Formel (XII) sind Umsetzungsprodukte von Amino- silanen der allgemeinen Formel (XIII), in welcher

R 1 , R 2 und R 3 jeweils Methyl, Methoxy und/oder Ethoxy bedeuten, mit der Maßgabe, dass mindestens einer der Reste R 1 , R 2 und R 3 für einen Methoxy- oder Ethoxyrest steht,

X für einen Propylenrest (-CH2-CH2-CH2-) steht, und R 17 für Wasserstoff steht, mit

Ameisensäurealkylestern der allgemeinen Formel (XIV), in welcher

R 18 für Wasserstoff und

R 19 für einen gesättigten aliphatischen organischen Rest mit 1 bis 4 Kohlenstoff atomen steht. Besonders bevorzugte Aminosilane E) der allgemeinen Formel (XII) sind Umsetzungsprodukte von 3-Aminopropyltrimethoxysilan und/oder 3-Aminopropyltriethoxysilan mit Methylformiat und/oder Ethylformiat.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Polyolkomponente A) mit der IPDI enthaltenden Diisocyanatkomponente B) und dem Isocyanatosilan C) umgesetzt.

Dazu wird die Polyolkomponente A), gegebenenfalls unter einem Inertgas wie beispielsweise Stickstoff, bei einer Temperatur zwischen 20 und 100°C vorgelegt. Anschließend können die IPDI enthaltende Diisocyanatkomponente B) und das Isocyanatosilan C) entweder als Mischung oder gleichzeitig parallel (Verfahren A; siehe unten) oder nacheinander in der oben angegebenen Rei henfolge (Verfahren B; siehe unten) oder zumächst nur die IPDI enthaltende Diisocyanatkompo nente B) (Verfahren C; siehe unten) in der oben angegebenen Menge zugegeben werden und die Temperatur der Reaktionsmischung für die Urethanisierungsreaktion gegebenenfalls durch eine geeignete Maßnahme (Heizen oder Kühlen) auf 30°C bis 120°C, vorzugsweise von 50°C bis 100°C eingestellt.

Der mitzuverwendende Katalysator D) kann dabei in der oben angegebenen Menge einem oder mehreren der Reaktionspartner, der Polyolkomponente A), der IPDI enthaltenden Diisocyanatkom ponente B) und/oder dem Isocyanatosilan C) bzw. einem Gemisch der Komponenten B) und C) bereits vor Beginn der eigentlichen Umsetzung zugemischt werden. Der Katalysator D) kann aber auch zu jedem beliebigen Zeitpunkt während des Zudosierens oder auch im Anschluss daran dem Reaktionsgemisch zugegeben werden.

Der Verlauf der Urethanisierungsreaktion kann durch z. B. titrimetrische Bestimmung des NCO- Gehaltes verfolgt werden. Nach Erreichen des angestrebten NCO-Gehaltes, bei Verfahren A) und B) vorzugsweise nach vollständiger Umsetzung der Hydroxylgruppen der Polyolkomponente A), wird das Aminosilan E) in der oben angegebenen Menge zum Reaktionsgemisch zudosiert. Die Umsetzung der freien Isocyanatgruppen zu Harnstoffgruppen erfolgt üblicherweise ebenfalls im oben genannten Temperaturbereich von 30°C bis 120°C, vorzugsweise von 50°C bis 100°C.

Nach Beendigung der Isocyanat/ Amin-Reaktion, d.h. wenn keine freien NCO-Gruppen mehr in der Reaktionsmischung nachweisbar sind, liegen im Falle von Verfahren A und B bereits erfindungs gemäße gemischte silan terminierte Polymere vor. Bei Verfahren C schließt sich dagegen als weite rer Reaktionsschritt die Urethanisierung der noch vorhandene freien Hydroxylgruppen mit einem Isocyanatosilan C) an. Hierzu wird das Isocyanatosilan C) in der oben angegebenen Menge zuge geben und die Reaktionstemperatur auf einen Wert innerhalb des oben für die Urethanisierungsre aktion angegebenen Temperaturbereich eingestellt. Unabhängig von der Art und Menge der eingesetzten Ausgangsverbindungen A) bis E) und der gewählten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erhält man als Verfahrensproduk te klare, praktisch farblose gemischte silanterminierte Polymere, die in der Regel Farbzahlen von unter 120 APHA, vorzugsweise von unter 80 APHA, besonders bevorzugt von unter 60 APHA aufweisen und sich durch eine niedrige Viskosität und eine verbesserte Lagerstabilität auszeichnen.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen gemischten silanterminierten Polymere können die Hydro xylgruppen der Polyolkomponente A) gleichzeitig mit der Isophorondiisocyanat (IPDI) enthalten den Diisocyanatkomponente B) und mindestens einem Isocyanatosilan C) in Gegenwart eines Ka talysators D) umgesetzt werden. In einem zweiten Reaktionsschritt, vorzugsweise nach vollständi ger Urethanisierung, werden anschließend die freien NCO-Gruppen des Reaktionsprodukts mit einem Aminosilan E) abreagiert. (Dieses Verfahren wird im Rahmen der Erfindung„Verfahren A“ genannt).

Alternativ kann zunächst auch nur das Isocyanatosilan C) mit einem Teil der Hydroxylgruppen der Polyolkomponente A) umgesetzt werden. In einem zweiten Schritt werden dann die noch freien Hydroxylgruppen des Polymers mit der IPDI enthaltenden Diisocyanatkomponente B) umgesetzt. Der Katalysator D) wird dabei in der Regel bereits von Beginn an dem Reaktionsgemisch zuge setzt, spätestens aber vor Zugabe der IPDI enthaltenden Diisocyanatkomponente B). Anschließend, vorzugsweise nach vollständiger Urethanisierung, wird ein Aminosilan E) in einer solchen Menge zugegeben und mit den freien NCO-Gruppen des erhaltenen Prepolymers umgesetzt, bis keine freien NCO-Gruppen mehr in der Reaktionsmischung nachweisbar sind. (Dieses Verfahren wird im Rahmen der Erfindung„Verfahren B“ genannt).

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst ein Teil der Hydroxylgruppen der Polyolkomponente A) mit der IPDI enthaltenden Diisocyanatkomponente B) umgesetzt. Nach Erreichen des angestrebten NCO-Gehaltes, vorzugsweise wenn mindestens 40 % der NCO-Gruppen abreagiert haben, wird in einem zweiten Schritt das Aminosilan in einer solche Menge zugegeben und mit den freien NCO-Gruppen des im ersten Schritt erhaltenen OH- und NCO-funktionellen Prepolymers umgesetzt, bis keine freien NCO-Gruppen mehr in der Reakti onsmischung nachweisbar sind. Die noch freien Hydroxylgruppen des Reaktionsproduktes werden abschließend dann mit dem Isocyanatosilan C) umgesetzt. (Dieses Verfahren wird im Rahmen der Erfindung„Verfahren C“ genannt).

Bevorzugt wird beim erfindungsgemäßen Verfahren die Menge an Aminosilan E) so gewählt, dass als Verfahrensprodukt ein isocyanatgruppenfreies Produkt entsteht. Dazu wird die Menge an Ami nosilan E) im Allgemeinen so gewählt, dass auf jede Isocyanatgruppe der in Verfahren A und Ver fahren B als Zwischenstufe erhaltenen Isocyanatprepolymere sowie der in Verfahren C als Zwi schenstufe anfallenden OH- und NCO-funktionellen Prepolymere von 0,9 bis 1,2, vorzugsweise von 0,95 bis 1,2, besonders bevorzugt von 0,95 bis 1,05, ganz besonders bevorzugt von 1,0 bis 1,05 Aminogruppen entfallen.

Bei den vorstehend näher beschriebenen möglichen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens kommen Aminosilane E) zum Einsatz. Bei den als Verfahren A und Verfahren B be- zeichneten Ausführungsformen werden die NCO-Gruppen der als Zwischenstufe erhaltenen Iso- cyanatprepolymere, bei Verfahren C die NCO-Gruppen des als Zwischenstufe anfallenden OH- und NCO-funktionellen Prepolymers jeweils mit einer solchen Menge an Aminosilanen E) umge setzt, bis keine freien NCO-Gruppen mehr in der Reaktionsmischung nachweisbar sind.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten gemischten silanterminierten Polymere eignen sich hervorragend zur Verwendung in sämtlichen bekannten Anwendungen silan terminier ter Polymere, beispielsweise als Bindemittel für Lack-, Dichtstoff- oder Klebstoffrohstoffe. Sie eignen sich in besonderer Weise als feuchtigkeitshärtende Klebstoffe mit ausgezeichneter Lang- zeitstabilität und guter Verarbeitbarkeit. Aufgrund ihrer geringen Viskosität machen sie den Zusatz von Weichmachern überflüssig. Die silan terminierten Polymere können insbesondere als Klebstof- fe auf porösen Substraten eingesetzt werden.

Beispiele

Alle Prozentangaben, ebenso wie alle ppm-Angaben beziehen sich, soweit nichts Anderslautendes vermerkt, auf das Gesamtgewicht der Reaktionsmischung.

Die Bestimmung der NCO-Gehalte erfolgte titrimetrisch nach DIN EN ISO 11909. OH-Zahlen wurden titrimetrisch nach DIN 53240 T.2 bestimmt.

Sämtliche Viskositätsmessungen erfolgten mit einem Physica MCR 51 Rheometer der Fa. Anton Paar Germany GmbH (D) nach DIN EN ISO 3219.

Die Messung der Hazen-Farbzahl erfolgte spektrofotometrisch nach DIN EN ISO 6271-2:2004 mit einem LICO 400-Spektrofotometer der Fa. Lange, DE. Bei den angegebenen Molekulargewichten handelt sich jeweils um zahlenmittlere Molekularge wichte (Mn), die sich durch Gelpermeationschromatographie bestimmen lassen.

Für die praktische Durchführung der nachfolgenden Beispiele ist zu beachten, dass die Gehalte der eingesetzten Substanzen an den für die jeweilige Reaktion maßgeblichen Gruppen (z.B. Aminge halt des Aminosilans) durch spezifische Bestimmungsmethoden (z.B. Titration) bestimmt wurden und die tatsächlich eingesetzten Mengen auf Gehalte von jeweils 100 % kalkuliert wurden.

Synthese gemischt silanterminierten Polymere

Verfahren A (auch Vergleichsbeispiel)

In einem 2 L-Sulfierbecher mit Deckel, Rührer, Thermometer und Stickstoffdurchfluss wurden 1369,3 g (0,16 mol) eines Propylenglykols der OH-Zahl 13,2 (Acclaim ® Polyol 8200 N der Covest- ro Deutschland AG; Leverkusen DE) mit 35,8 g (0,16 mol) Isophorondiisocyanat und 34,2 g (0,16 mol) 3-Isocyanatopropyltrimethoxysilan (Geniosil ® GF 40 der Wacker Chemie AG; München DE) bei 60 °C unter Zugabe von 40 ppm (60 mg) Dibutylzinndilaurat bis zum Erreichen des theoreti schen NCO-Gehalts von 0,47 % prepolymerisiert. Anschließend wurden 56.2 g (0,16 mol) IV- ( 3- Trimethoxysilylpropyl)asparaginsäure-diethylester (hergestellt gemäß EP-A 596 360, Bsp. 5) zügig zugetropft und gerührt, bis im IR Spektrum keine Isocyanatbande mehr zu sehen war. Das erhalte ne Alkoxysilyl-Endgruppen aufweisende Polyurethanprepolymer hatte eine Viskosität von 12.900 mPas und eine Farbzahl von 16 APHA. Verfahren B (auch Vergleichsbeispiel)

In einem 2 L-Sulfierbecher mit Deckel, Rührer, Thermometer und Stickstoffdurchfluss wurden 1369,3 g (0,16 mol) eines Propylenglykols der OH-Zahl 13,2 (Acclaim ® Polyol 8200 N der Covest- ro Deutschland AG; Leverkusen DE) mit 34,2 g (0,16 mol) 3-Isocyanatopropyltrimethoxysilan (Geniosil ® GF 40 der Wacker Chemie AG; München DE) bei 60 °C unter Zugabe von 40 ppm (60 mg) Dibutylzinndilaurat gerührt, bis im IR Spektrum keine Isocyanatbande mehr zu sehen war. Anschließend wurden zügig 35,8 g (0,16 mol) Isophorondiisocyanat zugetropft und bis zum Errei chen des theoretischen NCO-Gehalts von 0,47 % prepolymerisiert. Nach Zugabe von 56,2 g (0,16 mol) /V-(3-Tri methoxysi ly I propyl )asparaginsäurc-dicthylcstcr (hergestellt gemäß EP-A 596 360, Bsp. 5) wurde die Mischung gerührt, bis im IR Spektrum keine Isocyanatbande mehr zu sehen war. Das erhaltene Alkoxysilyl-Endgruppen aufweisende Polyurethanprepolymer hatte eine Viskosität von 13.600 mPas und eine Farbzahl von 18 APHA.

Verfahren C (auch Vergleichsbeispiel)

In einem 2 L-Sulfierbecher mit Deckel, Rührer, Thermometer und Stickstoffdurchfluss wurden 1369,3 g (0,16 mol) eines Propylenglykols der OH-Zahl 13,2 (Acclaim ® Polyol 8200 N der Covest- ro Deutschland AG; Leverkusen DE) mit 35,8 g (0,16 mol) Isophorondiisocyanat bei 60 °C unter Zugabe von 40 ppm (60 mg) Dibutylzinndilaurat bis zum Erreichen des theoretischen NCO- Gehalts von 0,47 % prepolymerisiert. Nach Zugabe von 56,2 g (0,16 mol) /V-(3-Trimethoxy- silylpropyl)asparaginsäure-diethylester (hergestellt gemäß EP-A 596 360, Bsp. 5) wurde die Mi schung gerührt, bis im IR Spektrum keine Isocyanatbande mehr zu sehen war. Danach wurden zügig 34,2 g (0,16 mol) 3-Isocyanatopropyltrimethoxysilan (Geniosil ® GF 40 der Wacker Chemie AG; München DE) zugetropft und erneut gerührt, bis im IR Spektrum keine Isocyanatbande mehr zu sehen war. Das erhaltene Alkoxysilyl-Endgruppen aufweisende Polyurethanprepolymer hatte eine Viskosität von 13.000 mPas und eine Farbzahl von 20 APHA.

Diese Beispiele zeigen, dass unter Verwendung des aus dem Stand der Technik bekannten zinnhal tigen Katalysators, unabhängig vom gewählten Verfahren, gemischte silanterminierte Polymere mit geringer Viskosität erhalten werden können. Die Viskosität der dabei erhaltenen gemischt silanter minierten Polymere wird unter anderem auch durch die Wahl des Katalysators beeinflusst.

Die Synthese der gemischt silanterminierten Polymere unter Verwendung eines organo-zinnfreien Katalysators D) erfolgt dabei nach den im Vorhergehenden beschriebenen Verfahrensweisen, wo bei der nicht erfindungsgemäße DBTL-Katalysator entsprechend ausgetauscht wurde. Man erhielt die folgenden Viskositäten der erhaltenen Polymere: