способ получения отвердителя

Классы МПК:C08G18/10 Способы форполимеризации, включающие реакцию изоцианатов или изотиоцианатов с соединениями, имеющими активный атом водорода в первой стадии реакции
C08G18/12 с использованием двух или более соединений, содержащих активный атом водорода в первой стадии полимеризации
C08G18/70 отличающиеся выбором изоцианатов или изотиоцианатов
Автор(ы):, , , , , , , , , , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" (RU),
Федеральное государственное унитарное предприятие "Пермский завод им. С.М. Кирова" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2004-08-12
публикация патента:

Изобретение относится к области ракетной техники и касается способа получения отвердителя для полиуретановых композиций на основе олигодиеновых каучуков. Описывается способ получения отвердителя для полиуретановых композиций, состоящий из 80-91 мас.% олигодиенового уретанового форполимера, 7-13 мас.% 20 %-ного раствора трифенилметантриизоцианата в дихлорэтане или 27 %-ного раствора трифенилметантриизоцианата в этилацетате и, необязательно, 0-10 мас. % трансформаторного масла в интервале температур 55-65°С при остаточном давлении 1333 Па в течение 6 часов. Изобретение позволяет получить полиуретановые композиции, обладающие прочностью на разрыв на уровне 38 кгс/см 2, относительным удлинением 350-600 %, модулем упругости при -50° С на уровне 41 кгс/см2, прочностью адгезии к баллиститному топливу 41 кгс/см2, и способно обеспечивать работоспособность изделий в интервале температур от -50° С до + 50° С. 2 табл.

Формула изобретения

Способ получения отвердителя для полиуретановых композиций, состоящего из олигодиенового уретанового форполимера, трифенилметантриизоцианата и, необязательно, трансформаторного масла, заключающийся в том, что осуществляют взаимодействие олигодиенового уретанового форполимера с содержанием изоцианатных групп 3,0-4,0% с 20%-ным раствором ароматического трифенилметантриизоцианата в дихлорэтане или с 27%-ным раствором ароматического трифенилметантриизоцианата в этилацетате, необязательно, в присутствии трансформаторного масла в интервале температур 55- 65°С при остаточном давлении не более 1333 Па в течение 6 ч, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Указанный олигодиеновый уретановый форполимер 80- 91
20%-ный раствор трифенилметантриизоцианата  
в дихлорэтане, или 27%-ный раствор  
трифенилметантриизоцианата в этилацетате 7- 13
Трансформаторное масло 0- 10

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области ракетной техники и касается способа получения отвердителя для полиуретановых композиций различного назначения на основе олигодиеновых каучуков.

Известен способ получения полимерных материалов с уретановыми группами (СССР №273424 C 08 G 22/08), взятый за прототип, который мог бы использоваться в качестве промежуточного продукта для получения отвердителя для полиуретановых композиций используемых в узлах крепления изделий "щеточного" типа из высокоэнергетического продукта. Но жесткие требования, заложенные в технической документации к изделиям данного класса, которые работают в интервале температур от плюс 50°С до минус 50°С, не позволяют использовать данный материал из-за высокой температуры хрупкости (Тхр ˜5°С).

Технической задачей настоящего изобретения является изыскание способа получения отвердителя, с использованием которого появилась бы возможность создания новых рецептур полиуретановых композиций, обладающих стабильными свойствами, высокими механическими и адгезионными характеристиками, а также низкой температурой хрупкости - ниже минус 80°С.

Техническое решение достигается за счет взаимодействия олигодиенового уретанового форполимера с содержанием изоцианатных групп 3,0-4,0% с 20%-ным раствором ароматического трифенилметантриизоцианата (ТФМТИ) в дихлорэтане или 27%-ным раствором ароматического трифенилметантриизоцианата (ТФМТИ) в этилацетате при температуре 60±5°С при остаточном давлении не более 1333 Па в течение 6 часов при следующем соотношении компонентов, мас.%:

олигодиеновый уретановый форполимер 80-91
20%-ный раствор трифенилметантриизоцианата  
в дихлорэтане или 27%-ный раствор 
трифенилметантриизоцианата в этилацетате 7-13
трансформаторное масло 0-10

Данный отвердитель получают следующим образом.

В лабораторный мешатель, снабженный якорной или рамной мешалкой, рубашкой для обогрева и вакуумной линией, загружают разогретую при температуре 60±5°С навеску олигодиенового уретанового форполимера с содержанием изоцианатных групп в пределах 3,0-4,0%, навеску трансформаторного масла (при необходимости) и навеску 20%-ного раствора ароматического ТФМТИ в дихлорэтане или 27%-ного раствора ароматического ТФМТИ в этилацетате. Синтез проводят при температуре 60±5°С при остаточном давлении не более 1333 Па в течение 6 часов. По истечении указанного времени мешатель отключают, смесь охлаждают, производят отбор проб для определения содержания изоцианатных групп, которые должны находиться в пределах 3,5-4,5%.

Новизна предлагаемого изобретения заключается в том, что при использовании отвердителя возможно получение полиуретановых композиций с высоким уровнем прочностных и высокоэластических характеристик в области низких температур (температура хрупкости полиуретановых композиций, изготовленных с использованием предлагаемого отвердителя, ниже минус 80°С). В рецептуру олигодиенового уретанового форполимера введены трансформаторное масло и 20%-ный раствор ароматического ТФМТИ в дихлорэтане или 27%-ный раствор ароматического ТФМТИ в этилацетате. Данный отвердитель расширяет возможности получения полиуретановых композиций, работоспособных в широком температурном диапазоне эксплуатации изделий и повышает их стабильность в течение гарантийного срока хранения с сохранением механических и адгезионных характеристик, а также обеспечивает их работоспособность в условиях воздействия высоких нагрузок.

Заявляемые пределы соотношений между компонентами определены экспериментальным путем и являются оптимальными с точки зрения формирования полимерной сетки, обеспечивающей высокие физико-механические адгезионные и эксплуатационные характеристики готовой полиуретановой композиции.

По внешнему виду отвердитель представляет собой вязкую прозрачную жидкость от светло-коричневого до темно-коричневого цвета.

Форполимер, взятый для получения отвердителя, представляет собой продукт взаимодействия олигодиена с толуилендиизоцианатом.

В табл.1 приведена рецептура предлагаемого отвердителя в сравнении с прототипом по заявке №273424, мас.%

Таблица 1

Рецептура отвердителя для полиуретановых композиций
Наименование компонентовПрототип (мольное соотношение)мас.%
Пример 1Пример 2Пример 3Пример 4
1. Олигодиены: диизоцианат: ненасыщенный мономер1:1,5-2,2:1,1-6,0 --- -
2. Олигодиеновый уретановый форполимер -80,0 91,080,9787,0
3. 20%-ный раствор ТФМТИ в дихлорэтане

27%-ный раствор ТФМТИ в этилацетате


-



-


-



10,0


-



7,0


10,93



-


13,0



-
4. Трансформаторное масло -10,0 2,08,1-

Свойства предлагаемого отвердителя на основе олигодиенового уретанового форполимера приведены в табл.2.

Таблица 2

Свойства отвердителя для полиуретановых композиций
Наименование показателейПрототип Пример 1Пример 2Пример 3Пример 4
1. Содержание изоцианатных групп, %не определяется 3,84,0 4,34,5
2. Цвет Вязкая жидкость от светло-коричневого до темно-коричневого цвета
3. Температура хрупкости отвержденных составов с использованием предлагаемого отвердителя, °Свыше минус 5 ниже минус 80
4. Вязкость при температуре 25°С, Па·с- 41,740,741,0 40,5
5. Срок хранения не хранится 6 месяцев
Примечание: С использованием данного отвердителя были приготовлены полиуретановые композиции на основе олигодиеновых каучуков, пластифицированных трансформаторным маслом. Прочность на разрыв при температуре 20°С при скорости деформации 500 мм/мин составляет ˜33,0-38,0 кгс/см2, относительное удлинение ˜350-600%, модуль упругости при 2%-ном растяжении при скорости деформации 3,3 мм/мин и при температуре минус 50°С˜110-140 кгс/см 2. Прочность адгезии к баллиститному топливу составляет 31,5-41,0 кгс/см2 с когезионным (по топливу) характером разрушения образцов.

Из табл.2 видно, что полученный отвердитель находится в жидком состоянии и обладает вязкостью на уровне 40,5-41,7 Па·с, что позволяет использовать его в качестве отвердителя для полиуретановых композиций без специальной подготовки. Отвердитель обладает длительным гарантийным сроком хранения без изменения своих технических характеристик. Используя предлагаемый отвердитель, удалось добиться понижения температуры хрупкости отвержденных полиуретановых композиций - ниже минус 80°С. Этот показатель является основным требованием к конструкции изделий из баллиститного топлива, так как температурный диапазон эксплуатации большинства зарядов находится в пределах от плюс 50°С до минус 50°С. Прототип имеет температуру хрупкости выше минус 5°С, что не соответствует требованиям конструкторской документации.

Таким образом, предлагаемый способ получения нового отвердителя для полиуретановых композиций достигается за счет использования олигодиенового уретанового форполимера в сочетании с 20%-ным раствором ароматического ТФМТИ в дихлорэтане или 27%-ным раствором ароматического ТФМТИ в этилацетате пластифицированного трансформаторным маслом или непластифицированного при температуре 60±5°С при остаточном давлении не более 1333 Па в течение 6 часов. Данный отвердитель позволяет получать полиуретановые композиции с высокими физико-механическими, адгезионными и эксплуатационными характеристиками, обеспечивающими работоспособность изделий в широком интервале температур от плюс 50°С до минус 50°С.

Класс C08G18/10 Способы форполимеризации, включающие реакцию изоцианатов или изотиоцианатов с соединениями, имеющими активный атом водорода в первой стадии реакции

полиуретановая пена с низким содержанием мономеров -  патент 2524938 (10.08.2014)
полиуретановый состав и его применение для получения голографических сред -  патент 2518125 (10.06.2014)
макромер с изоцианатной концевой группой и композиция на его основе для использования в качестве клея или уплотнителя для внутреннего применения -  патент 2516850 (20.05.2014)
вододиспергируемый полиуретан, его применение и косметическое средство -  патент 2515992 (20.05.2014)
полиуретановые композиции на основе форполимера для изготовления голографических сред -  патент 2515549 (10.05.2014)
обработанный полимочевиноуретаном шнур для приводного ремня и ремень -  патент 2515321 (10.05.2014)
покрывная композиция, включающая полиизоцианат и полиол -  патент 2510973 (10.04.2014)
полиуретановый состав и его применение для получения голографических сред -  патент 2510666 (10.04.2014)
не содержащий растворитель двухкомпонентный полиуретановый клей с низким содержанием свободного мономера мди -  патент 2510411 (27.03.2014)
способ получения гибкого пенополиуретана -  патент 2507215 (20.02.2014)

Класс C08G18/12 с использованием двух или более соединений, содержащих активный атом водорода в первой стадии полимеризации

пенополиуретаны, включающие полиолы на основе липидов -  патент 2529469 (27.09.2014)
сшиваемые полиуретановые дисперсии -  патент 2527946 (10.09.2014)
полиуретановая пена с низким содержанием мономеров -  патент 2524938 (10.08.2014)
способ получения полиуретанового термоэластопласта -  патент 2523797 (27.07.2014)
композиция для получения жесткого напыляемого пенополиуретана -  патент 2517756 (27.05.2014)
заливочная композиция для получения жесткого пенополиуретана для предизолированных труб -  патент 2517755 (27.05.2014)
раствор полиуретан-мочевин и его применение для нанесения покрытия на субстраты -  патент 2515955 (20.05.2014)
содержащая органометоксисилан полиуретановая композиция с анизотропными свойствами материала -  патент 2513109 (20.04.2014)
содержащая альфа-силан полиуретановая композиция с анизотропными свойствами материала -  патент 2513108 (20.04.2014)
способ получения изоцианатных форполимеров -  патент 2499005 (20.11.2013)

Класс C08G18/70 отличающиеся выбором изоцианатов или изотиоцианатов

Наверх