3.1   Isocyanate

Diisocyanate sind in reiner Form bei Raumtemperatur farblose bis gelbliche Flüssigkeiten (HDI, TDI, IPDI) oder Feststoffe (NDI, MDI monomer). Das polymere MDI (PMDI) ist ein flüssiges Gemisch aus MDI-Isomeren und höheren Homologen (3-Kern, 4-Kern usw.).
Diisocyanate sind sehr reaktive Substanzen. Es können heftige Reaktionen unter Umständen schon durch Verunreinigungen oder Überhitzung ausgelöst werden.
Isocyanate sind löslich, z. B. in Dimethylformamid, N-Methylpyrrolidon, Aceton, Ethylacetat und Halogenkohlenwasserstoffen. In Wasser sind Di-, Tri- und Polyisocyanate praktisch nicht löslich. Sie reagieren schnell mit Wasser, wobei Kohlendioxid und fester, unlöslicher Polyharnstoff an der Phasengrenze gebildet wird. Die sich bildende Polyharnstoffkruste behindert den Kontakt von Wasser und Isocyanat und führt daher zu einer stark verlangsamten effektiven Reaktionsgeschwindigkeit. Diese Reaktionen können auch bei Verwendung wasserhaltiger organischer Lösemittel auftreten.
Bei Temperaturerhöhung (z. B. infolge nicht abgeführter Reaktionswärme), durch Anwesenheit von Tensiden oder durch starkes Rühren wird die Reaktion beschleunigt.
Isocyanate reagieren mit alkalischen Stoffen, z. B. Natriumhydroxid, Ammoniak, primären und sekundären Aminen, ferner mit Säuren und Alkoholen. Diese Umsetzungen laufen im Allgemeinen sehr rasch, möglicherweise unkontrolliert, und stark exotherm ab. Bei der Reaktion mit Wasser, Alkalien und Säuren entsteht Kohlendioxid, was zu einem erheblichen Druckanstieg und in dessen Folge zum Bersten des Gebindes oder eines Anlagenteils führen kann.
Isocyanate werden in verschiedenster Form als Reaktionspartner eingesetzt:
  • in nicht modifizierter Form als monomere Diisocyanate:
    aromatische:
    • TDI (Toluoldiisocyanat)
    • MDI (Diphenylmethandiisocyanat), wobei vorwiegend das polymere MDI (PMDI) Anwendung findet
    • NDI (Naphthylendiisocyanat)
    • TODI (3,3'-Dimethylbiphenyl-4,4'-diyldiisocyanat)
    • m-XDI (1,3-Xylylendiisocyanat)
    aliphatische:
    • HDI (Hexamethylendiisocyanat)
    • TMDI (Trimethylhexamethylendiisocyanat)
    • TMXDI (Tetramethylxylylendiisocyanat)
    • TRIDI (2,4,6-Triisopropyl-m-phenyldiisocyanate)
    cycloaliphatische:
    • IPDI (Isophorondiisocyanat)
    • HMDI (Dicyclohexylmethandiisocyanat; H12MDI)
    • NBDI (2,5-Bis-isocyanatomethylbicyclo(2.2.1)heptan)
  • in modifizierter Form:
    • als di- und trimere Addukte der monomeren Diisocyanate
    • als prepolymere Reaktionsprodukte zwischen Diisocyanaten und Polyolen, die noch freie NCO-Gruppen (= Isocyanatgruppen) aufweisen. Prepolymere und andere Addukte können unterschiedliche Anteile an monomerem Disocyanat enthalten.
  • in verkappter Form/blockierter Form:
    • die NCO-Gruppen müssen durch Abspaltung des Verkappungsmittels (z. B. Oxime, Phenol, ε-Caprolactam) für die weitere Reaktion mit anderen Reaktionspartnern, wie Hydroxylgruppen oder Aminogruppen, freigesetzt werden.