способ получения жесткого пенополиуретана

Формула изобретения

Способ получения жесткого пенополиуретана взаимодействием полиизоцианата с гидроксилсодержащим компонентом в присутствии катализаторов вспенивания и отверждения, вспенивателя, пенорегулятора, антипирена, отличающийся тем, что получение жесткого пенополиуретана производят совмещением полиизоцианата с гидроксилсодержащей смесью, содержащей гидроксилсодержащее соединение АС-1, простой полиэфир, дополненный соединением формулы I

а в качестве малотоксичного катализатора-сшивателя цепей используют дополнительно соединение формулы II

в количестве 1-200 мас.ч. каждого на 100 мас.ч. смеси гидроксилсодержащего соединения и простого полиэфира.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения жестких пенополиуретанов, служащих в качестве теплоизолирующих покрытий и изделий, наносимых как при заливке в межстеновое (межтрубное) пространство или форму, так и при напылении на различные поверхности, используемых в различных отраслях промышленности, особенно в строительстве, энергетике, судо-, железнодорожно-, автомобилестроении, в нефтегазовой и холодильной промышленности.

Известен способ получения жесткого пенополиуретана (ППУ), включающий в качестве полиэфирного компонента простой полиэфир или смесь простых полиэфиров - триолов (смесь триола и тетрола), третичные амины, воду, пеностабилизатор (пенорегулятор), хладон, а в качестве изоцианатного компонента - полиизоцианат, в основном, марки Б (ППУ - 309М, ОСТ 6-05-455-82).

Получающийся известным способом пенополиуретан имеет недостаточную механическую прочность при динамическом нагружении, связанную с хрупкостью изделия. Кроме того, полученный полиэфирный компонент позволяет получать изделия из ППУ только методом заливки в межстеновое пространство (время старта более 30 с).

Известен способ получения жесткого пенополиуретана или пенополиизоцианурата, включающий взаимодействие смеси простых полиолов с функциональностью 3-8 и полиэфирдиолов с мол. массой 400-2100, причем количество полиэфирдиолов составляет 10-40 мас.ч. на 100 мас.ч. смеси гидроксилсодержащих соединений. Покрытия и изделия из известного способа получения жесткого ППУ имеют достаточно высокую прочность, низкую хрупкость и высокую растекаемость (Патент РФ №2048424, С 08 G 18/48 // (С 08 G 18/48, 101:00 от 21.04.1993).

Однако используемый способ не позволяет эксплуатировать ППУ в силу значительного количества длинноцепочечных полиэфирдиолов, выше 120°С, изделия и покрытия имеют недостаточную стойкость к действию огня и не выдерживают испытания на влагопоглощение при кипячении в воде.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения жесткого пенополиуретана взаимодействием полиизоцианата с полиэфирным компонентом на основе таллового масла и триэтаноламина в присутствии оксиалкилендиметилгидроксисилоксанового блок-сополимера и слабокислотного катализатора, обеспечивающий различное время старта, с улучшением физико-механических характеристик и снижением хрупкости целевого продукта, но недостаточной теплостойкостью и влагопоглощением при кипячении (Патент РФ №2131440, С 08 G 18/36, 18/16 от 10.06.1999).

Целью настоящего изобретения является способ получения жесткого пенополиуретана на основе гидроксилсодержащего соединения (ГСС) с условным наименованием АС-1, имеющий различное время старта, дополненный соединениями с циклическими радикалами, обеспечивающими повышение температуры теплостойкости, стойкости к действию огня, уменьшение влагопоглощения ППУ при кипячении.

Указанная цель достигается тем, что получение жесткого пенополиуретана производят совмещением полиизоцианата с гидроксилсодержащей смесью, содержащей гидроксилсодержащее соединение АС-1, простой полиэфир, дополненный соединением формулы

а в качестве малотоксичного катализатора-сшивателя цепей используют дополнительно соединение формулы

в количестве 1-200 мас.ч. каждого на 100 мас.ч. смеси гидроксилсодержащего соединения и простого полиэфира.

Пример 1. Синтез соединения формулы (I) производят взаимодействием фуран-, фенол- или формалинпроизводного соединения с основно-нейтральными свойствами в количестве 2 моль на 1 моль этих производных с нейтрально-кислотными свойствами при температуре 70-100°С в течение 1-8 часов до получения смолы вязкостью 500-3000 мПа·с и мол. массой 300-900 единиц.

Пример 2. Синтез малотоксичного катализатора-сшивателя цепей производят взаимодействием фуран-, фенол- или формалинпроизводного соединения с нейтрально-кислотными свойствами с аминосодержащим спиртом с последующим соединением промежуточного продукта с галогенэпоксисоединением в количестве 1:1:1 моль каждого соединения при температуре (20-80)°С в течение 1-24 часа до получения смолы коричневого цвета вязкостью 800-6000 мПа·с, Т° плавления 0°С, хорошо растворяющейся в спиртах, кетонах, низко (средне) молекулярных жидких гидроксилсодержащих полиэфирах, плохо в воде, нерастворимый в предельном эфире.

В качестве элементов соединения формулы (I) используют фенол, фурфурол, нафтилуксусный альдегид, фурфуриловый спирт, нафтол, ксиленол, бензиловый спирт, дифенилолпропан, бензилфенол, крезол, о-оксидифенил, оксин и подобные.

В качестве элементов малотоксичного кактализатора-сшивателя цепей используют нафтилуксусный альдегид, фурфурол, салициловый альдегид, аминоэтанол, эпи(галоген)-гидрин, 1-(галоген-3- -фурфурилоксибутанол-2), 4-галоген-1,2-эпоксибутан и подобные.

В качестве ГСС используют продукт реакции таллового масла с аминотриолом в сочетании со слабокислым катализатором, (АС-1).

В качестве простого полиэфира используют гидроксилсодержащие полиэфиры мол.м. 370-5000 (Лапрол - 402, 502, 373, 503, 564ЭС, 603, 703, 805, 1052, 1502, 2502, 3003, 3603, 4503, 5003).

В качестве катализатора вспенивания используют триэтиламин, диметилэтаноламин, диметилбензиламин, диметилциклогексиламин и другие известные третичные амины.

В качестве катализатора отверждения используют щелочи, соли щелочных металлов, металлоорганические соединения олова и свинца, комплексный катализатор на основе гликолеамина и кислоты Льюиса при массовом соотношении 1:0,1-1 (КТ-1) и другие известные соединения.

В качестве пенорегулятора используют известные силоксан-оксиалкиленовые соединения КЭП - 1, 2, 3, 6, Лапросил - 406, Пента - 483, 485 и их импортные аналоги.

В качестве известных вспенивателей используют воду, низкокипящие хладоны и алкановые соединения с температурой кипения (20-50)°С.

В качестве антипиренов используют трихлорэтилфосфат, трихлорпропилфосфат, трис-(2,3-дибромпропил)фосфат и другие известные соединения.

В качестве полиизоцианата используют ПИЦ-Д, ПИЦ-Т, Suprasec-5005, Lupranate M20S, Systanate NR, Cosmonate M200.

Пример 3. Жесткий пенополиуретан получают соединением полиизоцианата 135 м.ч. с гидроксилсодержащим компонентом (компонент А), содержащим 45 м.ч. ГСС, 1 м.ч. соединения (I), 1 м.ч. соединения (II), 55 м.ч. Лапрол - 564, 0,4 м.ч. диметилэтаноламина (ДМЭА), 0,4 м.ч. комплексного катализатора (КТ-1), 2,0 м.ч. КЭП-1, 10 м.ч. хладон 123, 20 м.ч. трихлорпропилфосфата, 1,5 м.ч. воды.

Пример 4. Жесткий пенополиуретан получают соединением полиизоцианата 490 м.ч. с гидроксилсодержащим компонентом (компонент А), содержащим 50 м.ч. ГСС, 200 м.ч. соединения (I), 200 м.ч. соединения (II), 50 м.ч. Лапрол - 373, 3 м.ч. ДМЭА, 2,4 м.ч. КТ-1, 3,8 м.ч. КЭП-1, 30 м.ч. хладона 141 в, 50 м.ч. трихлорэтилфосфата (ТХЭФ), 4,5 м.ч. воды.

Примеры 3-6 по изобретению приведены в таблице 1, результаты испытании приведены в таблице 2.

Таблица 1
Компоненты ППУ	Примеры
	3	4	5	6	прототип
ГСС (АС-1)	45	50	40	40	3,5
Соединение (I)	1	200	100	1	-
Соединение (II)	1	200	1	100	-
Лапрамол - 294	-	-	-	-	4,5
Лапрол - 373	-	50	-	60	-
Лапрол - 564ЭС	55	-	60	-	8,0
ДМЭА	0,4	3,0	1,0	3,0	-
КТ-1	0,4	2,4	1,2	1,8	-
КЭП-1 (2)	2,0	3,8	2,5	3,0	0,3
Хладон или алкан с Т° кип	10	30	18	24	5,0
(20-50)°С
ТХЭФ(ТХПФ)	20	50	40	35	5,0
Н 2O	1,5	4,5	3,0	2,8	0,3
ПИЦ	135	490	260	270	30
Нитрит натрия	-	-	-	-	0,1
Раствор ацетата калия в	-	-	-	-	0,12
(ЭГ) ДЭГ и ТЭОА
Таблица 2
Показатели	Примеры
	3	4	5	6	прототип
Время старта, с	40	4	24	7	27
Время гелеобразования, с	120	12	88	17	110
Кажущаяся плотность, кг/м3	42	39	40	45	34,1
Напряжение сжатия, МПа	0,45	0,48	0,42	0,48	0,3
Потеря массы образца	59	20	32	34	90
после нахождения в
пламени прибора ОТМ,%
Теплостойкость, °С	160	210	180	180	130
Влагопоглощение при	7,4	9,0	6,8	8,8	20
кипячении, %
Условная хрупкость, %	19	18	17	18	19

Согласно приведенным в таблицах данным очевидно, что изобретение позволяет существенно улучшить теплостойкость, прочность при разрушении, влагостойкость, не повышая при этом хрупкости пенополиуретана.