Композиция для получения напыляемых жестких пенополиуретанов
Владельцы патента RU 2350629:
Федеральное казенное предприятие (ФКП) "Пермский пороховой завод" (RU)
Изобретение относится к композиции для получения напыляемых жестких пенополиуретанов тепло- и гидроизоляционного назначения, например, для герметизации строительных конструкций (кровли, стен и полов), для обустройства холодильных камер, для теплоизоляции трубопроводов и т.п. Композиция включает, при определенном массовом соотношении, следующие компоненты: гидроксилсодержащее соединение - оксипропилэтилендиамин и простой эфир на основе окиси пропилена, катализатор - диметилэтаноламин, вспенивающий агент - вода, пенорегулятор - поверхностно-активное вещество на основе оксиалкиленметилсилоксановых блоксополимеров и полиизоцианат, а также, дополнительно, антипирен - трихлорэтилфосфат, комплексный катализатор - октоат олова, натрий уксуснокислый, триэтаноламин и раствор каталитически активных солей в гликолях. Данная экологически безопасная огнестойкая композиция позволяет обеспечить получение высоких прочностных показателей (прочность на сжатие), плотности конечного жесткого пенопласта и времени старта, достаточного для формирования качественного вспененного изделия с равномерной плотностью в объеме и хорошей внешней поверхностью. 2 табл.
Изобретение относится к химии напыляемых жестких пенополиуретанов (ППУ) тепло- и гидроизоляционного назначения.
Использование в промышленности жестких ППУ, получаемых методом напыления, позволяет получать бесшовное тепло- и гидроизоляционное покрытие любой толщины на вертикальных или горизонтальных поверхностях, широко применяемое для герметизации строительных конструкций (кровли, стен, полов промышленных и жилых зданий), для обустройства холодильных камер, для теплоизоляции трубопроводов, емкостей и других объектов с разными температурными режимами эксплуатации.
Напыляемые системы характеризуются быстрым стартом и коротким промежутком времени, за которое система теряет текучесть. Такая кинетика реакции в сочетании с хорошей адгезией не позволяет пене стекать даже с вертикальных поверхностей.
Известен жесткий пенополиуретан напыляемого типа ППУ 308Н (Попова В.В. Материалы для теплоизоляционных и гидроизоляционных работ. М.: Высшая школа. - 1988. - 151 с.), состоящий из 2-х компонентов А и Б.
Компонент А содержит, мас.ч.:
| Лапромол 294 (гидроксилсодержащее соединение) | 100 |
| Трихлорэтилфосфат (антипирен) | 45 |
| Хладон-11 (вспенивающий агент) | 45 |
| Продукт КЭП-2 (эмульгатор) | 2 |
Компонент Б содержит полиизоцианат в количестве 200...220 мас.ч.
Известна композиция для производства напыляемого ППУ по патенту SU 1812187 А1 от 30.04.93 г., МПК C08G 18/32. «Композиция для получения жесткого напыляемого пенополиуретана», включающая следующие компоненты, мас.ч.:
| Кубовый остаток производства тетрагидро- | |
| фурилового спирта | 40-50 |
| Оксипропилированный ксилит | 7-13 |
| Оксипропилированный этилендиамин | 10-16 |
| N,N-диметилциклогексиламин | 2,5-3,0 |
| Поверхностно-активное вещество | 0,7-1,1 |
| Вода | 1,0-1,5 |
| Фреон-11 | 4-8 |
| Трихлорэтилфосфат | 15-24 |
| Полиизоцианат | 108-137 |
Известные композиции обладают низким временем старта (˜4-6 с), достаточным для получения качественного ППУ-покрытия методом напыления, однако их общим недостатком является использование в качестве вспенивающего агента озоноразрушающих хлорфторалканов.
Наиболее близкой к заявляемой композиции по составу и технической сущности является вспенивающая композиция по патенту RU 2010808 от 15.04.1994 г., МПК C08G 18/18, C08G 101/00 на изобретение «Композиция для получения жесткого пенополиуретана», состоящая из следующих компонентов, мас.ч:
| Простой полиэфир на основе окиси пропилена (Лапрол) | 74-76 |
| Оксипропилэтилендиамин (Лапромол 294) | 24-26 |
| Катализатор (диметилэтаноламин) | 1,0-1,5 |
| Пенорегулятор (КЭП-2) | 0,9-1,1 |
| Вода | 2,3-2,8 |
| Трихлорфторметан | 19-21 |
| Полиизоцианат | 160-170 |
Указанный жесткий ППУ обладает низкой плотностью, длительным временем старта, что приводит к стеканию вспенивающей массы с вертикальных поверхностей и не обеспечивает получение ровного и однородного слоя пены после затвердевания, что также существенно ограничивает области применения конечного ППУ.
Технической задачей, решаемой в рамках настоящего изобретения, является создание экологически безопасной огнестойкой композиции для получения напыляемых жестких пенополиуретанов, обладающих низким временем старта, высокой плотностью и прочностью.
Решение указанной выше задачи достигается за счет того, что композиция для получения напыляемых жестких пенополиуретанов, включающая гидроксилсодержащее соединение - оксипропилэтилендиамин и простой эфир на основе окиси пропилена, катализатор - диметилэтаноламин, вспенивающий агент - воду, пенорегулятор и полиизоцианат, содержит в качестве пенорегулятора поверхностно-активное вещество на основе оксиалкиленметилсилоксановых блоксополимеров, кроме того, дополнительно содержит антипирен трихлорэтилфосфат и комплексный катализатор - октоат олова, натрий уксуснокислый, триэтаноламин и раствор каталитически активных солей в гликолях, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Оксипропилэтилендиамин | 1,5-3,5 |
| Простой полиэфир на основе окиси пропилена | 1,0-3,0 |
| Диметилэтаноламин | 5-13 |
| Вода | 3-13 |
| Поверхностно-активное вещество на основе | |
| оксиалкиленметилсилоксановых блоксополимеров | 0,5-2,0 |
| Трихлорэтилфосфат | 25-35 |
| Октоат олова | 0,1-1,0 |
| Натрий уксуснокислый | 3-8 |
| Триэтаноламин | 2-6 |
| Раствор каталитически активных солей в гликолях | 5-12 |
| Полиизоцианат | 5-40 |
В соответствии с изобретением используются следующие компоненты.
В качестве гидроксилсодержащих соединений применяются полиэфирполиолы: оксипропилэтилендиамин - продукт взаимодействия окиси пропилена с водным раствором этилендиамина, обладающий гидроксильным числом в пределах 729-800 мг КОН/г и динамической вязкостью при температуре 50°С в пределах 1500-2000 мПа·с - Лапромол 294 (ТУ 226-010-10488057-94) и простой полиэфир на основе окиси пропилена, например Лапрол 502М (ТУ 2226-012-05766801-93) или Лапрол 402-2-100 (ТУ 2226-013-10488057-94).
Для стабилизации ячеистой структуры в процессе вспенивания используется пенорегулятор - поверхностно-активное вещество на основе оксиалкиленметилсилоксановых блоксополимеров - Пента 483 (ТУ 2483-026-40245042-2004).
Использование воды в качестве химического вспенивающего агента, пригодного для целей настоящего изобретения, является наиболее подходящим и экологически безопасным компонентом, обеспечивающим процесс образования полиуретановой пены. Вода (любого ГОСТа) взаимодействует с изоцианатными группами в соответствии с реакцией между NCO и Н2О, в результате которой высвобождается диоксид углерода, вызывающий вспенивание.
Для обеспечения оптимального времени старта и скорости сшивания (отверждения) в реакции вспенивания в состав композиции по предлагаемому изобретению вводится ряд каталитических добавок: диметилэтаноламин (ТУ 6-02-1086-91), триэтаноламин чистый (ТУ 6-09-2448-91) или технический (6-02-916-79), натрий уксуснокислый (ГОСТ 199-78), а также октоат олова - катализатор 230-19 (ТУ 6-02-539-75) и раствор каталитически активных солей в гликолях - катализатор компонента А марки «Изуран 3040» (ТУ 2422-002-502-62248-2001).
Для придания жестким пенополиуретанам теплоизоляционного назначения, получаемым на основе заявляемой композиции, огнестойких свойств в состав композиции по предлагаемому изобретению вводится антипирен (огнегасящая добавка) - трихлорэтилфосфат (ТХЭФ) (ТУ 2493-319-05763441-2000), представляющий собой полный эфир ортофосфорной кислоты и этиленхлоргидрина, также обладающий пластифицирующими функциями.
В качестве полиизоцианата используется ароматический полиизоцианат по ТУ 113-03-38-106-90 - полимерный 4,4'-дифенилметан-диизоцианат (МДИ) или импортные аналоги, применяемые в производстве жестких пенополиуретанов в качестве компонента Б.
Заявляемая композиция для получения напыляемого пенополиуретана состоит из компонентов А и Б-полиизоцианата, а также каталитической смеси.
Компонент А готовят отдельно путем смешения последовательно вводимых гидроксилсодержащих соединений: Лапромола 294, Лапрола 502 и модифицирующих добавок: ТХЭФ, Пента 483 в реакторе при атмосферном давлении без использования обогрева в течение 30 минут. Таким же способом получают каталитическую смесь: октоат олова, натрий уксуснокислый, триэтаноламин, диэтаноламин, катализатор «Изуран 3040» и вода. Порядок смешения указанных соединений с точки зрения конечных свойств композиции не имеет значения.
Дальнейшая переработка осуществляется посредством смешения компонентов А, Б и каталитической смеси в агрегате напыления. Приведённые композиции напылялись при соотношениях компонента А к каталитической смеси 100:8, а также их смеси с компонентом Б, равном 1:1,3.
Заявляемые пределы соотношений между компонентами композиции определены экспериментальным путем и являются оптимальными с точки зрения получения композиции, пригодной для создания напыляемого жёсткого пенополиуретанового изделия теплогидроизоляционного назначения, обладающего превосходными эксплуатационными характеристиками.
Техническая сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется нижеприведёнными экспериментальными данными.
В табл.1 приведены рецептуры композиций, а в табл.2 - свойства жёстких пенополиуретанов, полученных на основе предлагаемых композиций, в сравнении с прототипом.
Согласно приведенным в таблицах данным очевидно, что изобретение (примеры 1-3) позволяет существенно сократить время старта, и по показателю плотности получаемого на основе заявляемой композиции напыляемого пенополиуретана композиция по изобретению превосходит известный состав, т.е. предлагаемое изобретение решает поставленную задачу.
Таким образом, заявляемая экологически безопасная и трудногорючая композиция для получения напыляемого жесткого пенополиуретана позволяет обеспечить получение высоких прочностных показателей (прочность на сжатие), плотности конечного жесткого пенопласта и времени старта, достаточного для формирования качественного вспененного изделия с равномерной плотностью в объеме и хорошей внешней поверхностью.
| Таблица 1 | ||||
| Компоненты композиции | Содержание компонентов в составе | |||
| Прототип, мас.ч. | Примеры конкретного выполнения (мас.%) | |||
| 1 | 2 | 3 | ||
| Оксипропилэтилендиамин | 24-26 | 3,5 | 2,5 | 1,5 |
| Простой эфир на основе окиси пропилена | 74-76 | 1,0 | 2,0 | 3,0 |
| Диметилэтаноламин | 1,0-1,5 | 5,0 | 8,5 | 11 |
| Трихлорэтилфосфат | - | 26 | 30 | 30 |
| Поверхностно-активное вещество на основе оксиалкиленметилсилоксановых блоксополимеров | - | 2,0 | 1,5 | 0,5 |
| Пенорегулятор КЭП-2 | 0,9-1,1 | - | - | - |
| Вода | 2,3-2,8 | 7 | 5 | 13 |
| Трихлорфторметан | 19-21 | - | - | - |
| Октоат олова | - | 1,0 | 0,5 | 1,0 |
| Натрий уксунокислый | - | 8,0 | 5,0 | 3,0 |
| Триэтаноламин | - | 2,0 | 4,0 | 6,0 |
| Раствор каталитически активных солей в гликолях | - | 10,0 | 8,0 | 5,0 |
| Полиизоцианат | 160-170 | 34,5 | 33,0 | 26,0 |
| Таблица 2 | ||||
| Свойства жестких напыляемых пенополиуретановых изделий | Прототип | Составы из табл.1, по примерам | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| Плотность, кг/м3 | 25-31 | 54 | 58 | 65 |
| Время старта, с | 15-25 | 3 | 2 | 4 |
| Прочность на сжатие при температуре 23°С, МПа | - | 0,51 | 0,58 | 0,62 |
Композиция для получения напыляемых жестких пенополиуретанов, включающая гидроксилсодержащее соединение - оксипропилэтилендиамин и простой эфир на основе окиси пропилена, катализатор - диметилэтаноламин, вспенивающий агент - воду, пенорегулятор и полиизоцианат, отличающаяся тем, что композиция содержит в качестве пенорегулятора поверхностно-активное вещество на основе оксиалкиленметилсилоксановых блоксополимеров, кроме того, дополнительно содержит антипирен - трихлорэтилфосфат и комплексный катализатор - октоат олова, натрий уксусно-кислый, триэтаноламин и раствор каталитически активных солей в гликолях при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| оксипропилэтилендиамин | 1,5-3,5 |
| простой эфир на основе окиси пропилена | 1,0-3,0 |
| диметилэтаноламин | 5-13 |
| вода | 3-13 |
| поверхностно-активное вещество на основе | |
| оксиалкиленметилсилоксановых блоксополимеров | 0,5-2,0 |
| трихлорэтилфосфат | 25-35 |
| октоат олова | 0,1-1,0 |
| натрий уксусно-кислый | 3-8 |
| триэтаноламин | 2-6 |
| раствор каталитически активных солей в гликолях | 5-12 |
| полиизоцианат | 25-40 |
