Способ получения эластичного пенополиуретана

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАСТИЧНОГО ПЕНОПОЛИУРЕТАНА взаимодействием изоцианата с гидроксилсодержайщм простым олйгоэфирполиолом в присутствии катализатора, вспенивающего агента и поверхностно-активного вещества, отличазощийся тем, что, с целью увеличения прочности продукта при растяжении и уменьшения остаточной деформации при сжатии, в качестве олигоэфирполиола используют олигооксипропилен-, триол, в качестве поверхностно-активного вещества смесь полидиметилсилоксана и оксиэтил ноксипропилендиметилсилоксаново .го блок-сополимера с молекулярной массой силоксаноВой части 4000-5000, молекулярной массой одного оксиэтиленоксипропиленового блока 2000-2500 при среднем числе их 5-6, молярном соотношении оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей 45:55-50:50 при общем содер жании указанной смеси 1,0 мае.ч. на 100 мае.ч. олигоэфирполиола и СО соотношении полидиметилсилоксана и оксиэтиленоксипропилендиметиЛсилоксанового -блок-сополимера в смеси 0,25:0,75 - .0,10:0,90.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„ I 077899 А

3(д) . 08 G 1 8/1 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ.. „- 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY CBMQETEllbCTBY (21 ) 3348924/23-05 (22) 27.10.81 (46) 07.03.84. Бюл. 9 9 (72) E.Ã.Дубяга, Г.И.Титарова и О.Г.Тараканов (71) Ордена Трудового Кр".сного

Знамени всесоюзный научно-исследовательский институт синтетических смол (53) 678.664(088.8) (56) 1. Заявка ФРГ 9 2547697, кл. С 08 G 18/66, опублик. 197.7 °

2. Патент Японии 9 8878/77, кл. С 08 G 18/14, опублик. 1977.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке М 3345714, кл. С 08 G 18/14, 1981 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛАСТИЧНОГО ПЕНОПОЛИУРЕТАНА взаимодействием изоцианата с гидроксилсодержащим простым олигоэфирполиолом в присутствии катализатора, вспенивающего агента и поверхностно-активного вещества, отличающийся тем, что, с целью увеличения прочности продукта при растяжении и уменьшения остаточной деформации при сжатии, в качестве олигоэфирполиола используют олигооксипропилен-, триол, в качестве поверхностно-активного вещества смесь полидиметилсилоксана и оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок-сополимера с молекулярной массой силоксановой части 4000-5000, молекулярной массой одного оксиэтиленоксипропиленового блока 2000-2500 при среднем числе их 5-6, молярном соотношении оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей 45:55-50:50 при общем содержании указанной смеси 1,0 мас.ч. на 100 мас.ч. олигоэфирполиола и соотношении полидиметилсилоксана и оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового .блок-сополимера в смеси

0,25:0,75 — .0,10:0,90.

1077899

Изобретение относится к способу получения эластичного пенополиуретана. (ППУ), который может использоваться в качестве амортизационного, звуко- и теплоизоляционного материала. 5

Известен способ получения эластичного ППУ взаимодействием полиизоцианатов или их смесей с полиметиленполифениленизоцианатами с простыми полиэфирами. (полиоксиалкилен- 10 полиолами) в присутствии воды, ка тализаторов (амины), IIAB., В качестве IIAB используют силиконы, предпочтительно полидиметилсилоксан.

Плотность получаемого ППУ 43 кг/м прочность при растяжении О, 95 кг/cM=(1).

Известен способ получения элас тичного ППУ взаимодействием простых полиэфирполиолов с полиизоцианатами . 20 в присутствии катализаторов,пенообразователей,а также ПАВ.IIAB состоит из смеси кремнийорганического ПАВ (оксиал. килендиметилсилоксанового блок-сополимера ) и неионогенного ПАВ. В оксилендиметилсилоксановом блок-сополимере мол.мас. силоксанового блока составляет 1500, мол. мас. одного оксиалкиленового блока — статистического сополимера На основе окиси этилена и окиси пропилена — 1500 при сред30 нем числе оксиалкиленовых блоков, равном 3.

Молярное соотношение оксиэтилено-, вых и оксипропиленовых групп в оксиалкиленовом блоке 1 :1. Неионогенное

IIAB — продукт этерификации полиэфирдикарбоновой кислоты спиртом, содержащим блоки оксиэтиленовых и оксипропиленовых звеньев. Согласно известному способу используют смесь 40 из 0,35 мас.ч. оксиалкилендиметилсилоксанового блок-сополимера и

1,0 мас.ч. неионогенного .ПАВ на

100 мас.ч. олигоэфирполиола (олигооксипропилентриола) . Получают эластичный ППУ с кажущейся плотностью

27 кг/мЗ, пределом прочности при растяжении 0,83 кг/см (2 ).

Недостатком указанных способов получения эластичного ППУ являются низкие значения предела прочности при растяжении.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемым результатам является способ получения эластичного ППУ взаимодействием изоцианата с гидроксилсодержащим простым олигоэфирполиолом (представляющим собой статистический сополимер окиси этилена и окиси пропилена с содержанием оксиэтиленовой- 60 части. 70%) в присутствии катализатора, вспенивающего агента и IIAB. В качестве IIAB при этом используют ок. сиэтиленоксипропилендиметилсилоксановый блок-сополимер с мол.мас. силоксанового блока 4000, средним числом оксиалкиленовых блоков 6, с концевыми ацетоксигруппами в оксиалкиленовых блоках, мол.мас. одного оксиалкиленового блока 2500 и содержанием оксиэтиленовых групп в оксиалкиленовом блоке 60-70Ъ. Кажущаяся плотность получаемого ППУ 27,4

30 кг/мЗ, предел прочности при растяжении 0,74-0,92 кг/см, эластичность по отскоку 30-40.%, остаточная деформация при сжатии на 50Ъ за 72 ч составляет 2,5-4.,19% (3 $.

Недостатком этого способа является невысокая прочность при растяжении получаемого эластичного ППУ, а также высокая остаточная деформация при сжатии.

Цель изобретения — увеличение прочности продукта при растяжении и уменьшение остаточной деформации при сжатии.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения эластичного пенополиуретана взаимодействием изоцианата с гидроксилсодержащим простым олигоэфирполиолом в присутствии катализатора, вспенивающего агента и поверхностно-активного вещества, в качестве олигоэфирполиола используют.олигооксипропилентриол, а в качестве поверхностно-активного вещества смесь полидиметилсилоксана и оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок" сополимера с мол.мас. силоксановой части 4000-5000, мол. мас. одного оксиэтиленоксипропиленового блока

2000-2500 при среднем их числе

5-6, молярном соотношении оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей

45:55 — 50:50 при общем содержании указанной смеси 1,0 мас.ч. на

100 мас.ч. олигоэфирполиола и соотношении полидиметилсилоксана и оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок-сополимера в смеси

0,25:0,75 — 0,10:0,90.

В качестве олигоэфирполиола на основе окиси пропилена по изобретению можно применять олигооксипропилентриол мол. мас. 3000, например

Лапрол 3003.

В.качестве изоцианатиого компонента применяют толуилендиизоцианат с соотношением 2,4- и 2,6-изомеров

80:20 (ТДИ 80/20). В качестве катализаторов используют октоат олова и мочевину. Полидиметилсилоксан используют с.мол. мас. 1600-1800.

Использование смеси ПАВ и олигооксипропилентриола по изобретению позволяет повысить предел прочности эластичного ППУ при растяжении с

О, 74-0, 92 кг/см,ГЗ ) . до 1, 2-

1,4 кг/GM при этом остаточная деформация (при сжатии на 50% за

72 ч ) уменьшается с 2,5-4,19% ГЗ I

1077899

Остаточная деформация при сжатии .на 50% за 72 ч, В

Пример

Эластичность по отскоку, В

Предел прочности при растяжении, кг/см 2

Кажущаяся плотность кг/ 3

1 30 1,4 40 .

2 31 1 4 35

3. 28 1,2 45

0,8

1,2

0,6

1,3

0 9

1,2

0,6

30.

6» Дефектная структура пены, малая высота подъема

7 Коллапс в процессе вспенивания (разрушение пены) 0,6

8 29

1,3

9 Малая высота подъема, укрупнение ячеек пены

10+

2,0

29.

0,6

1,2

0,7

2,8

27, 0,95

2,3.25

0,8 до 0,6-1,2%. Эластичность по отскоку для ППУ, полученного по предлагаемому способу, составляет 35-45%, для ППУ по способу-прототипу 30

40%.

По предлагаемому способу в лабо- 5 раторных условиях ППУ получают одностадийным смешением всех компонен-, тов в определенной последовательности.

Применяемая. рецептура ППУ, мас.ч.:!О олигооксипропилентриол.(Л-3003! 100; толуилендииэоцианат (ТДИ 80/20>

45,0; активаторная смесь 1 — 5,5 активаторная смесь 2 — 3,3 °

Состав активаторной смеси 1, мас.ч.: вода 3,5; мочевина 1,0;

ПАВ 1,0. Состав активаторной смеси

2, мас.ч.: Л = 3003 3,0; октоат олова 3,0.

Пример 1. В металлическом стакане с внутренним диаметром

77 мм и высотой 120 мм. взвешивают

100 г олигооксипропилентриола (Л = — 3003 ) и 3,3 г активаторной смеси

2. Смесь перемешивают при комнатной температуре с помощью рамной мешалки (1400 об/мин ) в течение 10 с.

Затем при той же температуре вводят 45 r толуилендиизоцианата (ТДЯ 80/20), перемешивают с помощью той же мешалки в течение 5 с. Затем вводят 5,5 r активаторной смеси 1 перемешивают в течение 7 с и.выливают в картонную коробку (200 х х 180 х 100 мм ), выложенную изнутри целлофаном, где происходит вспенивание смеси и отверждение вспененной массы. В качестве GAB в активаторной смеси 1 берут 0,90 вес.ч. оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок-сополимера с мол. мас. силоксаровой части 4000, мол. мас. одного оксиалкиленового блока 2500,. со средним числом оксиалкиленовых бло". ков 6, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке

50 : 50 и 0,10 вес. ч. полидиметилсилоксана. Вспенивание композиции происходит эа счет углекислого газа, выделяющегося при реакции изоцианата с водой. Полученный ППУ выдерживают в течение 1 сут при комнатной темпе-. ратуре для завершения реакции NCOгрупп. Физико-механические показатели ППУ даны в таблице.

1077899

ПРодолжение таблицы

14

1,3

1 г 1

31

0,7

2,0

0,65

2,7

0,8

1,3

18

1,О

2,5

19+

35

1,9

0,7

Прототип

2;5-4,19

30-40

60.27г4-30,0 0,74-0,92

Контрольный пример.

П р и е р 2. ППУ получают, как в примере 1. В качестве ПАВ в активаторной смеси 1 берут 0,80 вес.ч. оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок-сополимера с мол.мас. силоксановой части 4000, мол. мас, одного оксиалкнленового блока 2500 со средним числом оксиалкиленовых блоков б, с.молярным соотношением 30 оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке

50:50 и 0,20 вес.ч. полидиметилсилоксана.

П Р и м е р 3. ППУ получают, как в примере 1. В качестве IIAB в активаторной смеси 1 берут 0,75 вес.ч. оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок-сополимера с мол.мас. силоксановой части 4000, мол. мас. одного оксиалкиленового блока 2500 со средним числом оксиалкиленовых блоков б, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке

50:50 и 0,25 вес.ч. полидиметилси- 45 локсана.

Пример 4. ППУ получают, как в примере 1. В качестве IIAB в активаторной смеси 1 берут 0,70 вес.ч оксиэтиленоксипропилена диметилсилоксанового блок-сополимера с мол. мас. силоксановой части 4000, мол. мас. одного оксиалкиленового блока

2500 со средним числом оксиалкиленовых блоков 6 с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипрониленовой частей в оксиалкиленовом блоке

50 : 50 и 0,30 вес.ч. полидиметилсилоксана.

Пример 5. ППУ получают, как в примере 1 . В качестве IIAB p активаторной смеси 1 берут

0,50 вес.ч. оксиэтиленоксипропи лендиметилсилоксанового блок-сополимера с мол. мас. силоксановой 65 части 4000, мол. мас. одного оксиалкиленового блока 2500 со средним числом оксиалкиленовых блоков б, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке 50:50 и

0,50 вес.ч. полидиметилсилоксана.

Пример 6. ППУ получают как в примере 1. В качестве ПАВ в активаторной смеси 1 берут

0,40 вес.ч. оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок-сополимера с мол. мас. силоксановой части

4000, мол. мас. одного оксиалкиленового блока 2500, со средним числом оксиалкиленовых блоков б, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в. оксиалкиленовом блоке 50:50 и

0,10 вес.ч. полидиметилсилоксана.

Пример 7. ППУ получают, как в примере 1. В качестве IIAB в активаторной смеси 1 берут 1,Овес.ч. оксиэтиленоксипропилеидиметилсилоксанового блок-сополимера с мол.мас. силоксановой части 4000, мол .мас. одного оксиалкиленового блока 2500, со средним числом оксиалкиленовых блоков 6, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке 50: ьО и 1,0 вес.ч. полидиметилсилоксана.

Пример 8. ППУ получают, как в примере 1. В качестве ПАВ в активаторной смеси 1 берут

0,75 вес.ч. оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок-сополимера с мол. мас. силоксановой части

5000, мол. мас. одного оксиалкиленового блока 2500, со средним числом оксиалкиленовых блоков б, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке 50 : 50 и 0,25 вес.ч. полидиметилсилоксана.

1077899

Пример 14. ППУ.получают, как в примере 1. В качестве ПАВ

Пример 9. ППУ получают, как в примере 1. В качестве IIAB в активаторной смеси 1 берут

0,75 вес.ч. оксиэтиленоксипропнлендиметилснлоксанового блок-сополимера с мол.мас. силоксановой части

6000,.мол. мас; одного оксиалкиленового блока 2500, со средним числом оксиалкиленовых блоков 6, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке 50 : 50 и ,25 вес.ч. полидиметилсилоксана.

Пример 10. ППУ получают, как в примере 1. В качестве IIAB в активаторной смеси -1 берут 15

0,75 вес.ч. оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок-сополимера с мол.мас. силоксановой части

ЗООО, мол. мас. одного оксиалкиленового блока 2500, со средним чис- 20 лом оксиалкилейовых блоков 6, с молярным соотношением.оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей s оксиалкиленовом.блоке 50:50 и 0,25 вес.ч. полидиметилсилоксана. 25

Пример 11. ППУ получают, как в примере 1. В качестве IIAB в активаторной смеси 1 берут

0,80 вес.ч. оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок-сополимера с мол. мас. силоксановой части

4000, мол. мас. одного оксиалкиле. нового блока 2000, со средним числом оксиалкиленовых блоков 6, с молярным .соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке 50:50 и 0,20 вес.ч, полидиметилсилоксана.

Пример 12 ° ППУ получают, как в примере 1. В качестве IIAB в активаторной смеси 1 берут . 40

0,80 sec.÷. оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок-сополимера с мол.мас. силоксановой части

4000, мол. мас. одного оксиалкиленового блока 1500, со средним чис- 45 лом оксиалкиленовых блоков 6, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке 50: 50 и О, 20 вес.ч. полидиметилсилоксана.. 50

Пример 13. ППУ получают, как в примере 1. В качестве IIAB в активаторной смеси 1 берут

0,80 вес.ч. оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок-сополимера с мол.мас. силоксановой части

4000, мол. мас.. одного оксиалкиле- . нового блока 3000, со средним числом оксиалкиленовых блоков 6, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке 50:50 и 0,20 вес.ч. полидиметилсилоксана. в активаторной смеси 1 берут . 0,80 вес.ч. оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок-сополимера с мол.мас. силоксановой части

4000, мол. мас. одного оксиалкиленового блока 2500, со средним числом оксиалкиленовых блоков 5, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке 50 : 50 и 0,20 вес.ч. полидиметилсилоксана.

Пример 15. ППУ получают, как в примере 1. В качестве ПАВ в активаторной смеси 1 берут

0,80 вес.ч. оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок-сополимера с мол. мас. силоксановой части

4000, мол. мас. одного оксиалкиленового блока 2500, со средним числом оксиалкиленовых блоков 4, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке 50:50 и 0,20 вес.ч. полидиметилсилоксана.

П р.и м е р 16. ППУ получают, как в примере 1. В качестве IIAB в активаторной смеси 1 берут 0,80 вес.ч» оксиэтиленоксипропилендиметцлсилоксанового блок-сополимера с мол.мас. силоксановой части 4000, мол.мас. одного оксиалкиленового блока 2500, со средним числом оксиалкиленовых блоков 7, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропилЬновой частей в оксиалкиленовом.блоке

50 : 50 и 0,20 вес.ч. полидиметилсилоксана.

Пример 17. ППУ получают, как в примере 1. В качестве IIAB в активаторной смеси 1 берут окси этиленоксипропилендиметилсилоксановый блок-сополимер с мол.мас. силок сановой части 4000, мол. мас. одного оксиалкиленового блока 2500, со средним числом оксиалкиленовых блоков 6, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленозой частей в оксиалкиленовом блоке

45 : 55 и 0,20 вес.ч. полидиметилсилоксана.

Пример 18. ППУ получают, как в примере 1. В качестве ПАВ в активаторной смеси 1 берут 0 80 вес.ч. оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок-сополимера с мол.мас. силоксановой части 4000, мол.мас. ,одного оксиалкиленового блока 2500, со средним. числом оксиалкиленовых блоков 6, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке

40 : 60 и 0,20 вес.ч, полидиметилсилоксана..Пример 19, ППУ получают, как в примере 1. В качестве ПАВ в активаторной смеси 1 берут рксиэтиленоксипропилендиметилсилоксановый

1077899

1О

Составитель И.Стояченко

Редактор Т.Колб Техред В.далекорей КорректорА. Ференц

Заказ 861/16 Тщ)аж 469 Подписное

ВНИИПИ Ъ осударствеиного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва; Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 блок-сополимер с мол.мас. силоксановой части 4000, мол. мас. одного оксиалкиленового блока 2500, со средним числом оксиалкиленовых блоков 6, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке 60 : 40 и 0,20 вес.ч. полидиметилсилоксана.

Как видно из данных таблицы в предлагаемом способе получения элас- 10 тичного ППУ предел прочности ППУ при растяжении повышается с 0,74

О, 92 кг/cM по ГЗ l до 1, 2-1, 4 кг/см. остаточная цеформация (при сжатии на 503 за 72 ч ) при этом уменьшается с 2,5-4,19% по ГЗ 1 до 0,6-1,2% для предлагаемого ППУ. Эластичность по отскоку для ППУ, полученного по предлагаемому способу, составляет 35-45%, для ППУ по способу-прототипу 30-40%.