Способ получения органоминерального пеноматериала

 

Сущность изобретения: при получении органоминерального пеноматериала. Взаимодействие водных растворов щелочных силикатов с соединениями, содержащими NCO-группы, осуществляют в присутствии гидрофобного блок-сополимера полисилоксана и простого эфира общей формулы tCryrS pf Si (СН3}г - б -Гф f GH J- (СНЖ :.vJn Lp . где P: -(C2H40)x CaHeOyR. R-H или алкильная группа, 0 15-150, m 5-20. с мол.м; 7000 -11000 в количестве 11,4 - 36,4 мас,ч. на 100 мас.ч.ЫСО-групп полиизоцианата. В реакционной смеси могут присутствовать три полифосфат калия или полифосфат натрия, а также 2,4.6-трис-(диметиламинометил) фенола или тетраметилгексаметилендиамина. 2 з.п. ф-лы, 1 табл. 13 пр. w- fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1 (21) 4203035/05 (22) 24;07.87 (31) Р 3625278.6 (32) 25.07.86 (33) 0Е (46) 23.02,93.Бюл. N 7 (71) Ф.Виллих Берг-Унд Баутехник ГмбХ; Ко (ОЕ) (72) Харальд Боде (DE) (56) Патент Ф РГ N. 2460834, кл. C 08 G 83/00, . опублик. 1974.

Авторское свидетельство СССР

М 260883, кл. С 08 6 18/14, 1965, Н.J.Kollmeiet "Gold schmidt

lnformlert", М 58, 1983. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОГО ПЕНОМАТЕРИАЛА (57) Сущность изобретения: при получении органоминерального пеноматериала. Взаимодействие водных растворов щелочных cuiИзобретение касается способа получения органоминеральных пеноматериалов на основе полиизоцианатов и водных растворов щелочных силикатов.

Известен способ получения органоминерального пеноматериала путем взаимодействия водных растворов щелочных силикатов с соединениями, содержащими

ЙСО-группы в присутствии вспенивающега агента, катализаторов аминного типа, предпочтительно йри 2,4,6-трис(диметиламинометил)фенола (1). В соответствии с

:известнымспособомобязательно использование вспенивателя для получения пены . с низкой кажущейся плотностью (менее

„„. ЦÄÄ 1797613 А3 (я)з С 08 G 18/61//(С 08 G 18/61, 101:00) 2 ликатов с соединениями, содержащими

NCO-группы, осуществляют в присутствии гидрофобного блок-сополимера полисилоксана и простого эфира общей формулы

1 (c j;sion si (сна)1- 01 - сн| (сн11- (сн11 и р в где P: -(С2Н4О)х СЗН6ОУВ. R-H или алкиль- ная группа, n=15-150, m 5-:20, с мол.м. .7000 — 11000 в количестве 11,4 — 36,4 мас.ч. на

100 мас.ч. МСО-групп полиизоцианата. В реакционной смеси могут присутствовать три-.,-полифосфат калия или полифосфат натрия, а. также 2,4,6-трис диметиламинометил) фено-. ла или тетраметилгексаметилендиамина. 2. з.п. ф-лы, 1 табл. 13 пр.

100 кг/м ) таких как галоидные алканы, например, трихлорфторметан. Двуокись углерода, образующаяся в ходе реакции О полииэоцианата и жидкого стекла, когда установлено подходящее отношение NC0- Од групп к Me(h (>2), исчезает неконтролируемо в известном процессе и не влияет не пенообразование (Ме — атом щелочного металла).

Известен также способ получения органа-минерального пеноматериала путем взаимодействия полиизоцианата с водным раствором щелочного силиката в присутствии поверхностно-активного и катализатора (2). Однако известный- способ требует определенное количество воды: отношение воды

1797613 к силикату щелочного металла равно от 2 до

200%.

Целью изобретения является получение равномерного вспененного продукта с низкой плотностью. 5

Указанная цель достигается тем, что при одинаковом количестве воды, что в известном способе, используют полииэоцианат и водный раствор щелочного силиката, взятых в количествах, обеспечивающих мо- "0 лярное отношение NCO-групп, полиизоцианата к MegO — групп водного раствора щелочного силиката, равное 3,28 — 16,2, а в качестве поверхностно-активного вещества используют гидрофобный блок-сополимер полисилоксана и простого эфира общей формулы (СН -310

Si(CHg)g

Использоранный в соответствии с изобретением блок-сополимер полисилоксана и простого полизфира известен (3). При производстве пенополиуретанов эти блок-, сополимеры применяются вместе со вспенивающими средствами.

30 В зависимости от желаемых свойств органоминеральных пеноматериалов в реакционную смесь вводят и другие добавки, например, двуокись кремния или окись алюминия в сочетании со стеаратом цинка, а

35 также аморфная кремниевая кислота или силикаты металлов.

В соответствии с изобретением в реакционную смесь могут быть добавлены органические соединения, имеющие радикалы.

40 реакционноспособные в отношении изоцианогрупп особенно атомы водорода, например, мгогоатомные спирты простых и сложных полиэфиров и фосфаты сложных эфиров и т.д.

45 Для снижения воспламеняемости неорганических и органических пеноматериалов в реакционную смесь вводят известные в химии ингибиторы, например фосфаты или бораты, в количестве 2 — 30 от,массы изо50 цианатного компонента. Эти добавки также служат для поддержания заданных отношений NCO u MegO.

Кроме того, в реакционную смесь могут быть также добавлены наполнители для уп55 рочнения вспененных продуктов. Примерами подходящих наполнителей являются диатомовая земля, гидрат окиси алюминия, силикат магния, асбестовый порошок. мел. асбестовые волокна. стекловолокна. Количество добавляемых наполнителей первонаО-Р где P: (CgH40) (СзН604)й, в котором

R1: -Н, алкильная группа, с молекулярной массой от 7000 до 11000 в количестве

11,4 — 36.4 мас;ч. на 100 мас.ч. NCO-групп полиизоцианата.

Реакцию полиизоцианата в водном растворе щелочного силиката осуществляют в присутСтвии триполифосфата калия или полифосфата йатрия, 2,4,6-трис-(диметиламинометил)-фенола или тетраметилгексаметилендиамина, Для: получения органоминеральных пена материалов, согласно изобретению, могут быть использованы обычно применяемые в промышленности водные растворы щелочных силикатов, например.. растворы натриевого жидкого стекла низкой вязкости: содержанием твердой фракции 28 — 60 мас,%. Малярное отношение S10g к 1ча20 преимущественно в пределах от 2,0 до 4,0.

" Если используют калиевое жидкое стекло, то малярное отношение SIOg к KgO находится в пределах от 2,8 до 4,1. Содержание твердых веществ в калиевом жидком стекле находится в интервале от 28 до 45 мас.%.

В соответствии с изобретением в качестве изоцианатного компонента могут рассматриваться алифатические, циклоэл ифатические,- аралифатические, ароматические и гетероциклические полиизоцианаты.

Могут быть также использованы кубовые ос татки, образующиеся при промышленном получении изоцианатов, которые содержат изоциэнэтогруппы. Особенно предпочтителен "сырой МДИ" с содержанием И-СОгрупп, равным от 28.до 32,5%.

Пригодным катализатором для осуществления способа согласно изобретению является: третичные амины, например, триэтиламин, N-метилморфолин, 1,4-диазабицикло (2,2,2) октан и другие, силаэмины с углеродкремниевыми связями, например, 2,2,4-триметил-2-силаморфолин и 1,3-диэтиламино-метилтетраметилдисилоксан, основания,. содержащие азот, например, фенолят натрия, метилат натрия, металлоорганические соединения, например, остоэт олова, соли карбоновых кислот диалкилолова, Кроме того, могут быть использованы катализаторы тримеризации, например, 2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол.

Предпочтительно, согласно изобретению, в качестве катализатора используют

2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол в количестве от 0 001 до 10%, предпочтительно от 0,3 до 4,0% от веса изоцианатов.

1797613 чально определяются вязкостью смеси, Предпочтительно следует добавлять 0,1—

307, от массы применяемого раствора жидкого стекла. Пигменты и красители могут также вводиться при желании в реакционную смесь.

Для получения органоминеральных пеноматериалов сначала приготовляют два компонента А и В, Компонент А состоит из раствора жидкого стекла и содержит ката. лизатор вместе с желаемыми добавками органических соединений с водородными атомами, реакционноспособными по отношению к иэоцианатным группам, например, многоатомный спирт, а также ингибирующими воспламеняемость добавками, наполнителями и красителями, Если необходимо, то к компоненту А может быть добавлена вода для снижения вязкости. Вода действует также как реагент для образования двуокиси углерода.

Компонент В составлен лз полиизоцианата и блок-сополимера полисилоксана и простого полиэфира. Компонент Б также может содержать упрочнители и наполнители, совместимые с указанными ингредиентами, вместе с другими специфическими добавками, .т.е, ингибирующими воспламеняемость добавками, например, трис-P -хлорпропилфосфат или негидрализующееся огнестойкое средство на основе фосфора и галогена.

Для получения пеноматериала компоненты А и В смешивают в течение от 5 и более 100 с и может регулироваться по желанию. Если необходимо, то компоненты или смесь могут быть подогреты или охлаждены, чтобы приспособиться ко времени начала процесса получения пеноматериала, Если смесь подобрана такого состава, что малярное отношение изоцианатных групп к МегО-группам в жидком стекле выUje 2:1 и предпочтительно находится в интервале от 2,5 до 5,0:1, то возможно предотвратить неконтролируемое выделение избыточной двухокиси углерода, образующейся в ходе реакции из реакционной смеси добавлением блок-сополимеров полисилоксана и простого полиэфира общей формулы (l) и использовать ее для контролируемого вспенивания смеси и регулируемого, воспроизводимого пенообразования, В способе, согласно изобретению, органоминеральные пеноматериалы с особо низкой плотностью могут быть получены, если в реакционную массу добавить полимерный фосфат. Чтобы получить определенную плотность органоминерального пеноматериала в этом варианте осуществления изобретения требуется неожиданно

50

Пример 3, Компонент А.

107,80 r жидкого калиевого стекла. содержание твердого вещества 41;1 r, отношение SiOz u К О равно 2,87.

55 2,20 г катализатора, как и в примере 1

22,0 г воды.

Компонент В. 109,04 г "сырого МДИ", как и в примере 1, 6,96 r блок-сополимера, как и в примере 1, меньше количества блок-сополимеров полисилоксана и простого полиэфира, чем в варианте осуществления, в котором не используется полимерный фосфат, т,е, часть

5 этого сополимера может быть сэкономлена, Полимерный фосфат добавляют в реакционную массу в количестве от 20 до 150 вес.ч. на 100 вес.ч. изоцианатных групп и предпочтительно от 60 до 120 вес.ч. Примерами под10 ходящих полимерных фосфатов является триполифосфат калия формулы: К РзО о с содержанием PzOg, равным 48;ь и рН-9,5.

Пены, полученные с добавкой полимерного фосфата, мелкопористые, они имеют

15 неожиданно высокую прочность и выглядят аналогично пенополиуретаном.

Примеры иллюстрируют изобретение, однако, ограничивают его.

Пример 1. Компонент А.

20 126,70 г натриевого жидкого стекла, 45 / твердого вещества, молярное отношение SiOz к Ме О равно 2,84.

3,43 r 2,4,6-трис(диметиламинометил)фенол (катализатор) 22,81 г, воды.

25 Компонент Б, 110,7 г "сырого МДИ" (модифицированного диизоцианата), содержание изоцианогрупп 30,5 .

12,3 г блок-сополимера полисилоксана и простого полиэфира с концевыми меток30 сигруппами.

Оба компонента (мол,отношение NCO u

NazO равно 3,27) тщательно смешивают в течение 15 сек при комнатной температуре с помощью мешалки. Получают светлый вспе35 ненный материал с плотностью 59 кг/м . з

Пример 2. Компонент А, 110,60 r жидкого стекла как и в примере 1.

2,50 г катализатора, как и в примере 1, 52,48 г воды, Компонент В. 124,00 г. "сырого МДИ", как и в примере 1.

11,23 г блок-сополимера полисилоксана и простого полиэфира с концевыми буток45 сигруппами.

Компоненты (мол,отношение NCO к

МагО равно 4,20) обрабатывают как и в примере 1. Получают вспененный материал с плотностью 16 кгlм . з

1797613

Компоненты обрабатывают как и в примере 1. Получают вспененный материал с плотностью 35 кгlм . з

Пример 4. Компонент А 112 13 r жидкого натриевого стекла 47/48, с содер- 5 жанием твердого вещества 43,4%, отношение ВОг и МагО равно 2,69, 2,29 г катализатора, как и в примере 1, 2,88 r воды.

Компонент В. 109,04 г "сырого МДИ", 10 как и в примере 1, 6,96 r блок-сополимера, как и в примере 1, Компоненты обрабатывают по примеру

1. Получают вспененный материал с плотностью 27 кг/мз. 15

Пример5. КомпонентА.

126,10 r жидкого натриевого стекла

48/50, 2,87 r катализатора, как и в примере t, 54,33 r воды. 20

Компонент В, 124,0 r ""сырого МДИ", как и в примере 1.

4,0 r блок-сополимера; как и в примере 1.

Компоненты обрабатывают Ilo примеру

1. Получают вспененный материал с плотно- 25 стью 63,0 кг/мз.

Пример 6. Повторяют условия, описанные В примере 5, за исключением того, что в компонент В добавляют 5,3 r блок-со. полимера из примера 1. В результате пол- 30 учают вспененный материал с плотностью

46 кгlм, П.р и м е р 7. Повторяют пример 5 с модификацией, заключающейся в том, что в компонент В добавляют 9,3 r блок-сопо- 35 лимера из примера 1. В результате получают вспененный материал с плотностью 33 кг/мз

Пример 8. Компонент А.

88,33 г жидкого натриевого стекла 40

48/50, 2,60 rкатализатора,,как и в примере 1, 33,68 r воды, Компонент В.

94 г "сырого МДИ", как и в примере 1, 45

8 г блок-сополимера, как и в примере 1, 20 r огнестойкого средства на основе фосфора и галогена. Эти компоненты (мо.лярное отношение NCO к МагО равно 3,58) обрабатывают, как и в примере 1. Получают 50 мелкопористый вспененный материал с плотностью 26 кгlм . з

П р им е р9. Компонент А, 64,8 г жидкого натриевого стекла 48/50, 0,5 г тетраметилгексаметилендиамина, 55

22,2 r воды.

Компонент В. 57,34 г "сырого МДИ", как и в примере 1;

3,66 г блок-сополимера, как и в примере 1.

Эти компоненты обрабатывают по примеру 1. Получают вспененный материал с плотностью 82,0 кгмз.

Пример 10, Повторяют пример 1; но использовали 118 8 г "сырого МДИ" и 13,2 г блок-сополимера (отношение NCO к NazO равно 3,51). Получают вспененный материал с плотностью 44 кг/мЗ.

Пример 11. Компонент А.

33,3 г жидкого натриевого стекла с содержанием твердого вещества, 54,5 молярное отношение SIOz u NazO равно 2,09, 26,7 г воды, 22 г триполифосфата калия, 8 r полифосфата натрия (рН 8,6 при 1, с содержанием Рг05 около 60,5 ), 2,5 r катализатора, как и в примере 1.

Компонент В. 95 г "сырого МДИ", как и в примере 1, 5 r блок-сополимера, как и в примере 1.

Компоненты обрабатывают по примеру

1. Мелкопористый, прочный вспененный материал получают с плотностью 27 кгlмз.

Пример 12, Компонент А.

22 г жидкого натриевого стекла, как и в примере 1, 70 r триполифосфата калия, 50%-ный раствор.

2,5 г катализатора, как и в примере 1, 1 r тритона BC 10 (неионогенное поверхностно-активное вещество, 35 -ный расТВор В ВОДО).

Компонент В. 95 r ""сырого МДИ", как и в примере 1,.

5 г блок-сополимера, как и в примере 1.

Компоненты обрабатывают по примеру

1 и получают прочный, мелкопористый вспененный материал с плотностью 20 кг/м .

Пример 13. Компонент А, 30 г жидкого натриевого стекла, как и в примере 1

40 г триполифосфата калия, 50 -ный раствор

1 r поверхностно-активного вещества, как и В примере 12.

2,5 г катализатора, как и в примере 1.

Компонент B.

95 г "сырого МДИ", как и в примере 1, 5 г блок-сополимера, как и в примере 1.

Компоненты обрабатывают по примеру

1. Получают вспененный материал с плотностью 15 кг/м .

Отношение NCO/МегО представлено для всех примеров в нижеследующей таблице. Его определяют следующим образом (на примере примера 1):

1797613

0-P

Пример NCO/ÌåãO

Части блокпримера на 100 мас.ч изоцианатных групп

Пример 1, 126,76 г Na-жидкого стекла, как указано, содержит 12, ИагО = f5,21 r МарО = 0,245 мол МагО

126,76 х 12 х ях моль

100 х 62 g x g

= 0,245 мол ЙагО

110,7 г неочищенного МДИ; Содержание

NCO 30,5%

110,7 r МДИ содержат 33,76 r NCO= 0,804 моля NCO

110,7 х 30,5 о хдх моль

100 х 420171 g х ц

= 0,804 моль NCO

Формула изобретения

1. Способ получения органоминерального пеноматериала путем взаимодействия полиизоцианата с водным раствором щелочного силиката в присутствии поверхностно-активного вещества и катализатора, отличающийся тем, что, с целью получения равномерно вспененного продукта с низкой плотностью, полиизоцианат и водный раствор щелочного силиката вводят в количествах обеспечивающих молярное отношение NCO-групп полиизоцианата к МегО-группам водного раствора щелочного силиката, равное 3,28-16,2, а в качестве поверхностно-активного вещества используют гидрофобный блок-сополимер полисилоксана и простого эфира общей формулы

0,804/ 0,245 = 3,28 ИСО/КагО

В соответствии с этими примерами молярного отношения NCO/МегО определяют в исправленном пункте 2 как 3,28 до 16,2. .5 Количество блоксополимера в формуле изобретения рассчитано на 100 мас.ч. изоцианатных групп, как это отношение к изоцианатным группам является критическим.

Оно не должно относиться к весу полиизоци10 аната (который может содержать различное количество изоцианатных групп). Поэтому в таблице для всех примеров указаны количества блоксополимера на 100 мас.ч. изоцианата. Интервал значений в примерах 11,4—

15 364 масч, гдŠР— (СгН40)х(СЗНЮО)уВ.

R — H или алкильная группа," и = 15 — 150; в равно 5-20, . с мол.м. 7000-11000 в количестве 11,4 — 36;4 мас.ч, на 100 мас.ч. NCO-групп полиизоцианата, 2, Способпо п1,о тл ича ю щи йс я тем, что взаимодействие осуществляют в присутствии триполифосфата калия или полифосфата натрия.

3. Способ по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что взаимодействие осуществляют в присутствии 2,4,6.-трис-(диметиламинометил)-фенола или тетраметилгексаметилендиамина.