Способ получения гидроксилсодержащего компонента для производства эластичного формованного пенополиуретана

 

Использование: для производства, эластичного формованного пенополиуретана в мебельной и автомобильной отраслях промышленности. Сущность изобретения: при получении гидроксилсодержащего компонента смешивают полиоксиэтилентриол с мол.м. 4500 - 6000, кремнийорганический пенорегулятор, третичный амин с третичным амином, содержащим гидроксильные группы с водой в течение времени, достаточном для выравнивания концентрации воды в гидроксилсодержащем компоненте. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к химии полиуретанов и касается способа получения гидроксилсодержащего компонента для производства эластичного формованного пенополиуретана, который может быть использован, например, в мебельной и автомобильной отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение стабильности свойств гидроксилсодержащего компонента при сохранении его активности.

Эта цель достигается тем, что полиоксипропиленполиоксиэтилентриол (ПОЭТ) с мол. массой 4500-6000 при содержании оксипропильных и оксиэтильных звеньев в соотношении, равном 83-87:17-13 соответственно, смешивают с третичным амином (ТА), а также с третичным амином, содержащим гидроксильную группу с мол. массой 89-421 (ТАГ), причем на 100 мас.ч. ПОЭТ берут 0,2-1,0 мас. ч. ТА и 0,2-3,5 мас.ч. ТАГ, а также 2,8-5,0 мас.ч. воды и 0,2-2,0 мас. ч. кремнийорганического пенорегулятора (КОП).

Для интенсификации процесса смешения при изготовлении гидроксилсодержащего компонента используют предварительно приготовленные смеси ТА с ТАГ, или ТА с ТАГ и с КОП, или ТА с ТАГ с водой.

В соответствии с изобретением используют следующие ингредиенты: полиоксипропиленполиоксиэтилентри- ол с мол. массой 4500-6000, содержанием первичных гидроксильных групп от 60 до 100 мас.% и соотношением оксипропильных и оксиэтильных звеньев (83-87) и (17-13) мас.%, получают методом анионной полимеризации оксидов пропилена и этилена с использованием в качестве стартового вещества триол: глицерин и/или триметилолпропан. В процессе синтеза оксид этилена подают в реактор либо в последнюю очередь, когда оксид пропилена практически прореагирует, или часть оксида этилена, но не более 50 мас.% от общего ее количества, подают или одновременно с оксидом пропилена, или тогда, когда часть оксида пропилена (например, 20 и более мас.% от ее общего количества) уже прореагировала. Торговыми марками полиоксиалкилентриола, обладающего свойствами, описанными выше, являются Лапрол 5003-2-15 (СССР), Лупранол 2040 (БАСФ, ФРГ), Аркол 1364 (Арко, США); ТА представляет собой соединение с третичным аминным азотом, не содержащее функциональных групп, реагирующих с изоцианатом, например таких групп, как -ОН, -Н, -СООН и т.д.

Для целей изобретения подходят соединения, содержащие от одного до четырех атомов третичного аминного азота. Примеры соединений: триэтиламин, триизопропиламин, диметилциклогексиламин, метилдициклогексиламин, тетраметилэтилендиамин, тетраметилпропилендиамин, тетраметилгексаметилендиамин, пентаметилдиэтилентриамин, бис(диметиламиноэтиловый) эфир, N,N-диметил- аминоэтилморфолин, диморфолинодиэтиловый эфир, N, Nʹ-диметилпиперазин, 1,4-диазабицикло-/2,2,2/-октан, трис(диметиламинопропил)амин, бис(диметиламинопропил)мочевина, 3-диметиламино-N-диметилпропионамид. Перечис- ленные соединения используют в чистом виде, в виде смесей и в виде растворов, как правило, в дипропиленгликоле; ТАГ, содержащий одновременно третичный аминный азот и гидроксильную группу. Количество атомов третичного азота в молекуле целевой добавки составляет от одного до трех, а количество гидроксильных групп - от одной до пяти. Примерами целевой добавки являются следующие соединения: диметилэтаноламин, диметил- аминобутанол, диметиламинодигликоль, метилдиэтаноламин, N, N, N-триметил-2-гидроксиэтил(этилен) или(пропилен)диамин; N-(3-диметиламинопропил)-N, N-диизопропа- ноламин; диметиламиноэтил-N-метилэтаноламин; 1,4-бис(2-гидроксипропил)-2-метилпиперазин; N,N,N,Nʹ-тетраизо- пропанолэтилендиамин; пентаизопропанолдиэтилен или (дипропилен)триамин. Перечисленные добавки применяют как таковые, или в виде растворов, например, в дипропиленгликоле, или в виде смесей с азотсодержащими катализаторами. Молекулярная масса (ММ) целевой добавки должна находиться в пределах 89-421. Нижний предел по ММ определяется использованием диметилэтаноламина, верхний предел по ММ-использованием пентаизопропанолдипропилентриамина. Целевую добавку применяют в мольном избытке по отношению к азотсодержащему катализатору. Это означает, что на 1 моль азотсодержащего катализатора необходимо брать более одного, лучше более 1,2 моль целевой добавки. В случае использования смесей азотсодержащих катализаторов или использования нескольких целевых добавок определяют суммарное количество катализатора (и/или добавки) в молях и, при необходимости, корректируют соотношение между азотсодержащим катализатором и целевой добавкой таким образом, чтобы целевая добавка была применена в мольном избытке по отношению к азотсодержащему катализатору; КОП - кремнийорганический пенорегулятор представляет собой: низкомолекулярные полисилоксаны, содержащие алифатические и ароматические заместители, например нонилметилфенилтетрасилоксан (продукт КС 43 фирмы "Байер" ФРГ) и продукт 133-176, СССР) или диметилдигидроксиалкилполиоксиал- киленсиланы (Тегостаб Б 4113, Тегостаб Б 4690 фирмы "Гольдшмитд", ФРГ); вода. Необходимо применять дистиллированную воду, либо паровой конденсат, характеризующийся рН 6,5-9,2, щелочностью не более 300 мкг ˙ экв/кг и жесткостью не более 50 мкг ˙ экв/кг.

Для перемешивания ингредиентов гидроксилсодержащего компонента применяют стандартные отечественные реакторы, снабженные перемешивающим устройством, как правило, рамной мешалкой с частотой вращения 30-90 об/мин. Процесс получения компонента заключается в загрузке в реактор ингредиентов и их перемешивании до гомогенного состояния, определяемого, как установлено авторами, моментом достижения равенства концентрации воды в любой точке компонента.

Получаемый по изобретению гидроксилсодержащий компонент представляет собой жидкий продукт со слабо выраженным аммиачным запахом, вязкостью 900-1800 мПа с (20^оС). Гидроксилсодержащий компонент стабилен при хранении не менее 9 мес.

Примеры конкретного исполнения.

П р и м е р ы 1-6. В таблице приведены составы и свойства гидроксилсодержащего компонента. Все гидроксилсодержащие компоненты получают в реакторе вместимостью 630 л, снабженном рамной мешалкой с частотой вращения 45 об/мин; В реактор загружают полиоксиалкилентриол, кремнийорганический пенорегулятор, азотсодержащий катализатор, целевую добавку и воду. При получении компонента по примеру 1к полиоксиалкилентриолу добавляют предварительно приготовленную смесь, включающую кремнийорганический пенорегулятор, азотсодержащий катализатор и целевую добавку, а затем воду. При получении компонента по примерам 2-6 указанные ингредиенты загружают по отдельности непосредственно в реактор.

Полученные гидроксилсодержащие компоненты были поставлены на хранение с периодическим определением их стабильности по свойствам. Стабильность по свойствам компонента контролируют по внешнему виду, а также путем определения с последующим сопоставлением величин вязкости верхней части образца компонента с его первоначальной вязкостью. В случае потери или уменьшения стабильности компонента наблюдается его фазовое расслоение и/или уменьшение значения вязкости верхней части образца компонента за счет "оседания" воды, высокомолекулярных фракций полиоксиалкилентриола и ингредиентов со значением плотности выше значения плотности полиоксиалкилентриола.

Из данных таблицы видно, что гидроксилсодержащие компоненты, полученные в соответствии с изобретением (примеры 2-6), имеют повышенную стабильность (не менее 9 мес, по сравнению с гидроксилсодержащим компонентом по прототипу, пример 1).

П р и м е р 7. В реактор, описанный в примерах 1-6, загружают одновременно 100 мас.ч. ПОЭТ с мол. массой 5100, содержанием первичных гидроксильных групп 82 мас.% и соотношением оксипропильных и оксиэтильных звеньев, как 85 и 15 мас.% (торговая марка: простой олигоэфир Лапрол 5003-2-15) и 0,5 мас.ч. КОП марки продукт 133-176, затем добавляют 0,7 мас.ч. предварительно приготовленной смеси в виде раствора в дипропиленгликоле, включающей 0,12 мас.ч. 1,4-диазабицикло-/2,2,2/октана, 0,09 мас.ч. бис(диметиламиноэтилового)эфира, 0,03 мас.ч. диметиламиноэтилморфолина, 0,2 мас. ч. диметилэтаноламина и 0,26 мас.ч. дипропиленгликоля (мольное соотношение между ТА и ТАГ 1 и 1,3), перемешивают при 25-30^оС, добавляют 3,7 мас. ч. воды и продолжают перемешивание при 20-30^оС в течение 65 мин. К концу времени перемешивания концентрация воды выравнивается во всех точках компонента. Концентрацию воды определяют методом К. Фигера (ГОСТ 14870-77). Полученный продукт представляет собой однородную прозрачную жидкость с вязкостью 1400 мПа˙с (20^оС). Компонент стабилен при хранении в течение 9 мес.

П р и м е р 8. В реактор, описанный в примерах 1-6, загружают 100 мас. ч. простого олигоэфира марки Лапрол 5003-2-15, 3,6 мас.ч. воды и 1,22 мас. ч. предварительно приготовленной смеси, содержащей 0,32 мас.ч. 1,4-диазабицикло-/2,2,2/-октана, 0,4 мас. ч. диметилэтаноламина и 0,5 мас.ч. КОП марки продукт 133-176 (мольное соотношение между азотсодержащим катализатором и целевой добавкой 1:1,55), перемешивают при 20-30^оС в течение 70 мин. Полученный компонент представляет собой однородную жидкость с вязкостью 1180 мПа˙с (20^оС). Компонент стабилен при хранении в течение 9 мес.

П р и м е р 9. В реактор, описанный в примерах 1-6, загружают 100 мас. ч. Лапрола 5003-2-15, параллельно с его загрузкой в реактор подают при включенной мешалке 0,5 мас. ч. КОП марки продукт 133-176, растворенный в оксипропилированном глицерине мол. массы 3000 при соотношении 10:50, устанавливают 25-32^оС и, не выключая мешалки, загружают 5,3 мас.ч. водного раствора, включающего 0,25 мас.ч. 1,4-диазабицикло-/2,2,2/-октана, 1,7 мас. ч. целевой добавки в виде 0,2 мас.ч. диметилэтаноламина и 1,5 мас.ч. тетpаизопропанолэтилендиамина (мольное соотношение ТА и ТАГ 1:3,4), 0,25 мас. ч. продукта аминирования дихлорэтана (полиэтиленполиамин) с мол. массой 105 и 3,1 мас.ч. воды. Ингредиенты перемешивают при 25-32^оС в течение времени, достаточном для выравнивания концентрации воды в компоненте (около 70 мин). Получают однородный продукт с вязкостью 1250 мПа˙с (20^оС). Компонент стабилен при хранении в течение 9 мес.

П р и м е р 10. В реактор, описанный в примерах 1-6, загружают 100 мас. ч. Лапрола 5003-2-15, 2,2 мас. ч. полиоксиалкилентриола (марки Лапрол 3603-2-12), 0,22 мас.ч. таллового масла и 2,72 мас.ч. предварительно приготовленной смеси, включающей 0,31 мас.ч. 1,4-диазабицикло-(2,2,2)-октана, 0,11 мас.ч. триэтиламина, 0,22 мас.ч. диметилэтаноламина, 1,64 мас.ч. тетраизопропанолэтилендиамина и 0,44 мас. ч. продукта 133-176 (мольное соотношение ТА и ТАГ 1:2,1), перемешивают при 20-30^оС, добавляют 4,1 мас.ч. воды и продолжают перемешивание в течение 60 мин до выравнивания концентрации воды во всех точках компонента. Полученный компонент с вязкостью 1500 мПа˙с (20^оС) стабилен при хранении в течение 12 мес.

П р и м е р 11. В реактор, описанный в примерах 1-6, загружают 100 мас. ч. Лапрола 5003-2-15 и одновременно при включенной мешалке 0,3 мас.ч. КОП марки продукт 133-176. Далее, не выключая мешалки, загружают 5,275 мас.ч. предварительно приготовленной смеси, состоящей из 0,285 мас.ч., 1,4-диазабицикло-(2,2,2)-октана, 0,05 мас.ч. триэтиламина, 0,21 мас.ч. диметилэтаноламина, 1,43 мас. ч. тетраизопропанолэтилендиамина и 3,3 мас. ч. воды (мольное соотношение ТА и ТАГ 1:2,5). Ингредиенты перемешивают в течение 70 мин до достижения равенства концентрации воды в компоненте. Получают однородный прозрачный продукт с вязкостью 1350 мПа˙с (20^оС), который стабилен при хранении в течение 9 мес.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОКСИЛСОДЕРЖАЩЕГО КОМПОНЕНТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛАСТИЧНОГО ФОРМОВАННОГО ПЕНОПОЛИУРЕТАНА, отличающийся тем, что 100 мас.ч. полиоксипропиленполиоксиэтилентриола с мол. м. 4500 - 6000 с содержанием первичных гидроксильных групп 60 - 100 мас.% и с соотношением оксипропильных и оксиэтильных звеньев 83 - 87 : 17 - 13, смешивают с 0,2 - 2,0 мас.ч. кремнийорганического пенорегулятора, 0,2 - 1,0 мас.ч. третичного амина, 0,2 - 3,5 мас. ч. третичного амина, содержащего гидроксильную группу, и 2,8 - 5,0 мас. ч. воды в течение времени, достаточного для выравнивания концентрации воды в гидроксилсодержащем компоненте.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительно смешивают третичный амин с третичным амином, содержащим гидроксильную группу, или смешивают третичный амин, третичный амин, содержащий гидроксильную группу, и кремнийорганический пенорегулятор, или третичный амин, третичный амин, содержащий гидроксильную группу, и воду.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3