Способ получения жесткого термоформуемого пенополиуретана

 

Изобретение относится к области получения жесткого термоформуемого пенополиуретана и может быть использовано в различных областях промышленности для изготовления крупногабаритных изделий переменной толщины и сложной конфигурации. Технический результат состоит в получении пеноматериала с повышенной термоформуемостью в широком интервале температур 80-200^oC, высокой прочностью на изгиб, при высокой стабильности технологических параметров полиольного компонента. Жесткий термоформуемый пенополиуретан получают путем взаимодействия полиизоцианата со смесью полиолов, состоящей из высокомолекулярного простого полиэфирполиола с мол.мас. 5000, низкомолекулярного простого полиэфирполиола с мол.мас. 190-560, диэтилендипропиленгликольфталата и низкомолекулярного спирта с мол.мас. 62-191, причем количество диэтилендипропиленгликольфталата составляет 20-40 мас.частей на 100 мас.частей полиольного компонента, а массовое соотношение высокомолекулярного простого полиэфирполиола с мол.мас. 5000, низкомолекулярного простого полиэфирполиола с мол. мас. 190-560 и низкомолекулярного спирта с мол.мас. 62-191 составляет соответственно 1,0 : 0,66 : 0,14 - 1,0 : 1,0 : 0,30. 2 табл.

Изобретение относится к области получения жесткого термоформуемого пенополиуретана и может быть использовано в различных областях промышленности для изготовления крупногабаритных изделий в производстве цельноформованных деталей внутренней отделки автомобиля (потолки, двери), спорттоваров, мебели, панелей, внутренней отделки помещений.

Известны различные способы получения жесткого термоформуемого пенополиуретана путем взаимодействия полиизоцианата со смесью полиолов, в присутствии катализатора, пеностабилизатора и вспенивающего агента [1-3] Требуемые качественные характеристики технологического процесса и получаемого пенополиуретана достигаются (в определенных пределах) изменением в известных способах типа и количества компонентов, входящих в полиольный компонент.

Общим недостатком известных способов является низкая стабильность полиольного компонента, и как следствие, снижение прочностных показателей получаемого на ее основе пеноматериала. Это приводит к необходимости приготовления смеси полиэфирполиолов непосредственно на месте переработки, что требует производственных площадей, дозировочного оборудования и усложняет технологический процесс.

Известен способ получения жесткого термоформуемого пенополиуретана путем взаимодействия полиизоцианата со смесью полиолов в присутствии катализатора и вспенивающего агента [4] В известном способе для получения жесткого термоформуемого пенополиуретана рекомендуется использовать смесь полиолов, которая включает оксиалиилированный глицерин с мол.мас. 5000, оксипропилированный аммиак с мол.мас. 350 400 и этиленгликоль при массовом соотношении 1,24 1,33 0,39 соответственно.

Описанная в известном способе [4] смесь полиольных компонентов хотя и не расслаивается в течение не менее 60 суток, однако не обеспечивает стабильности технологических параметров вспенивания в процессе хранения полиольного компонента. Это приводит к необходимости приготовления полиольного компонента непосредственно на месте переработки и в строго определенном количестве, что приводит к усложнению и удорожанию технологического процесса. Кроме того, по известному способу невозможно получить пенополиуретан с повышенной термоформуемостью в широком интервале температур (80 200^oC) и высокой прочностью на изгиб, что существенно ограничивает области его применения.

В основу изобретения положена задача создать такой способ получения жесткого термоформуемого пенополиуретана, который обеспечивал стабильность технологических параметров полиольного компонента и позволял получать качественный пенополиуретан с повышенной термоформуемостью в широком интервале температур (80 200^oC) и высокой прочностью на изгиб.

Эта задача решается тем, что предлагаемый способ получения жесткого термоформуемого пенополиуретана путем взаимодействия полиизоцианата со смесью полиолов в присутствии катализатора, пеностабилизатора и вспенивающего агента, в котором, согласно изобретению, в качестве смеси полиолов используют смесь высокомолекулярного простого полиэфирполиола с мол.мас. 5000, низкомолекулярного простого полиэфирполиола с мол.мас. 190 560, диэтилендипропиленгликольфталата и низкомолекулярного спирта с мол.мас. 62 - 191, причем количество диэтилендипропиленгликольфталата составляет 20 40 мас.ч. на 100 мас.ч. полиольного компонента, а массовое соотношение высокомолекулярного простого полиэфирполиола с мол.мас. 5000, низкомолекулярного простого полиэфирполиола с мол.мас. 190 560 и низкомолекулярного спирта с мол.мас. 62 191 составляет соответственно 1,0 0,66 0,14 1,0 1,0 0,30.

В соответствии с изобретением используют следующие компоненты.

Высокомолекулярные простые полиэфирполиолы с мол.мас. 5000 простые полиэфирполиолы, полученные полиприсоединением окисей алкиленов к триолам, в качестве которых используют, например глицерин, триметилпропан, пропиленгликоль.

В качестве низкомолекулярного полиэфирполиола используют продукты оксипропилирования аммиака (Лапрамол 383), триметилпропана (Лапрол 193), глицерина (Лапрол 373).

Диэтилендипропиленгликольфталат получают на основе диэтиленгликоля, фталевого ангидрида и окиси пропилена следующим образом: В сосуд с мешалкой вводят последовательно 1 моль диэтиленгликоля и 1 моль фталевого ангидрида, перемешивают в течение 3-4 ч при температуре (110±5^oC), затем добавляют катализатор триэтиламин в количестве 4% от массы реагентов и окись пропилена. Стадию оксиалкилирования проводят при температуре (105±5^oC) до достижения требуемого кислотного числа.

Получают продукт, содержащий в своей структуре сложно-эфирные и простые эфирные группы со следующими показателями: гидроксильное число, KOH/г 370 кислотное число, мг KOH/г не более 1,5 вязкость, мПа 4000-5000 содержание оксипропильных звеньев, 20-25 В качестве катализатора используют третичные амины, например триэтиламин, диметилциклогексиламин, диметилэтаноламин, калиевые или натриевые соли карбоновых кислот, например формиаты, ацетаты, диметиламинопропионаты, а также соли четвертичных аммониевых оснований и карбоновых кислот или смеси указанных соединений.

В качестве вспенивающего агента используют воду. При необходимости можно использовать смесь воды с традиционными вспенивающими агентами, такими как метиленхлорид, дихлорфторпропан, трихлорфторметан.

Стабилизацию ячеистой структуры в процессе вспенивания осуществляют кремнеорганическими блоксополимерами, такими как КЭП-1, КЭП-3, продукт 133176 фирмы Гольдшмидт и др.

В состав полиольного компонента могут входить также различные целевые добавки, также как антипирены, наполнители и другие необходимые добавки.

В качестве изоцианатного компонента используют полиизоцианат марки Б (ТУ 113-03-38-106-80), марки Д (ТУ 113-03-603-80), изоцианаты типа "Десмодур" фирмы Байер, Супрасек, фирмы JCJ и др.

Для получения образцов ППУ в пластмассовый сосуд объемом 500 мл вводят последовательно навески полиолов, вспенивающего агента, пеностабилизатора, необходимые целевые добавки и все перемешивают на механической мешалке в течение 30 с. Затем добавляют требуемое количество катализатора и полиизоцианата и выливают в деревянную форму. После добавления полиизоцианата происходит вспенивание композиции. Определяют параметры вспенивания композиции: время старта (T_ст), время геля (T_г) и время подъема (T_п).

Пенопласт извлекают из формы через 3-4,5 ч, выдерживают 6-20 ч при комнатной температуре, разрезают на плиты и подвергают термоформованию. Термоформование осуществляют следующим образом: пенопласт прогревают при 80-200^oC в течение 2-4 мин, а после прессуют в холодном прессе под давлением 0,5 Па в течение 1-1,5 мин. Отформованную деталь помещают в термошкаф при 95^oC на 6 часов. После охлаждения замеряют линейные размеры по ГОСТ 20989-75 и определяют физико-механические показатели.

Могут быть приготовлены предварительно как отдельные смеси полиольных компонентов, так и их смеси со вспенивающим агентом и другими необходимыми добавками.

Примеры по изобретению с различным соотношением полиолов, а также свойства пенопласта приведены в табл. 1. Изменение технологических параметров вспенивания в процессе хранения полиольного компонента приведено в табл. 2.

Анализ данных, приведенных в табл. 1, 2, показывает, что предлагаемый способ получения жесткого термоформуемого пенополиуретана на основе предложенной смеси полиолов обеспечивает по сравнению с известными: упрощение и удешевление технологического процесса за счет использования стабильного при хранении полиольного компонента, который может быть приготовлен заранее.

возможность получения жесткого термоформуемого пенополиуретана с повышенной термоформуемостью в широком интервале температур от 80 до 200^oC и высокой прочностью на изгиб, что в свою очередь дает возможность получать изделия различного профиля, в том числе и сложного. Совокупность достигнутых показателей по сравнению с известными обусловлена количественным и качественным составом полиольного компонента.

Формула изобретения

Способ получения жесткого термоформуемого пенополиуретана путем взаимодействия полиизоцианата со смесью полиолов в присутствии катализатора, пеностабилизатора и вспенивающего агента, отличающийся тем, что в качестве смеси полиолов используют смесь высокомолекулярного простого полиэфирполиола с мол. м. 5000, низкомолекулярного простого полиэфирполиола с мол. м. 190 560, диэтилендипропиленгликольфталата и низкомолекулярного спирта с мол. м. 62 191, причем количество диэтилендипропиленгликольфталата составляет 20 40 мас. ч. на 100 мас.ч. полиольного компонента, а массовое соотношение высокомолекулярного простого полиэфирполиола с мол. м. 5000, низкомолекулярного простого полиэфирполиола с мол. м. 190 560 и низкомолекулярного спирта с мол. м. 62 191 составляет соответственно 1,0 0,66 (0,14 1,0) 1,0 0,30.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2