Композиция для получения эластичного наполненного пенополиуретана

Настоящее изобретение относится к композиции для получения эластичного наполненного пенополиуретана, предназначенного для работы в качестве амортизирующих, тепло- и звукоизоляционных покрытий. Композиция включает, мас.ч.: 100 - сополимера бутадиена и пиперилена с молекулярной массой 1200-3200 и содержанием гидроксильных групп 0,8-1,1%, 20 - полиметиленполифенилизоцианата с содержанием изоцианатных групп 29-31%, 70-100 - резиновой крошки и 25-20 - высокомолекулярного полиэтилена с молекулярной массой 30000-800000. Техническим результатом является повышение динамических и физико-механических показателей композиции на основе наполненного пенополиуретана. 2 табл.

 

Изобретение относится к эластичным пенополиуретанам, предназначенным для работы в качестве амортизирующих, тепло- и звукоизоляционных слоев.

Известна композиция (Пат. РФ 2152960, МКИ 7 C08G 18/69, C08L 75/12, C08G 18/69, C08G 101/00, 20.07.2000) для получения эластичного пенополиуретана, включающая гидроксилсодержащий олигомер, изоцианатный компонент, катализатор, воду, пеностабилизатор и глицерин при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Сополимер бутадиена и пиперилена
с молекулярной массой 1200-3200 и
содержанием гидроксильных групп 0,8-1,1%	100
Полиметиленполифенилизоцианат с
содержанием изоцианатных групп 29-31%	23-46
Оловоорганический и/или
аминный катализатор	0,085-3,000
Вода	1,0-2,5
Пеностабилизатор - Ситанол ДС-10 на
основе продукта гидроксиэтилирования
высших жирных спиртов	0,2-0,8
Глицерин	1,5-4,0
2,6-Дитретбутил-4-метилфенол или
1,4-бензендиол	0,5-1,5

Недостатком этой композиции является относительно высокая вязкость неотвержденной смеси, что не позволяет изготавливать на ее основе наполненные пенополиуретаны.

Известен способ и композиция для получения эластичных пенополиуретанов, включающая полиольный компонент, полиизоцианатный компонент, вспенивающее вещество, включающее жидкий диоксид углерода, катализатор и, возможно, вспомогательные химические реагенты при давлении, достаточном для поддержания диоксида углерода в жидком состоянии, в которой полиольный компонент включает полимерный полиол, включающий по крайней мере простой полиэфирполиол, имеющий среднюю номинальную функциональность по крайней мере 2,5, с диспергированными в нем от 2 до 50% (мас.) полимерными частицами в расчете на общий вес полимерного полиола, при этом размер полимерных частиц не превышает 50 мкм (Пат. РФ 2222552, МКИ 7 C08J 9/12, C08G 18/48, C08G 18/46, 27.01.2004).

Недостатком данной композиции является ограничение на применение полимерных наполнителей с более крупным размером частиц, например резиновой крошки, что, в свою очередь, приводит к получению пеноматериала с низкой величиной модуля сжатия.

Наиболее близкой является композиция, описанная в способе получения наполненных пенополиуретанов (Пат. РФ 2355713, МПК C08J 9/00, 20.05.2009), включающая сополимер бутадиена и пиперилена с молекулярной массой 1200-3200 и содержанием гидроксильных групп 0,8-1,1%, полиметиленполифенилизоцианат с содержанием изоцианатных групп 29-31% и резиновую крошку, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Сополимер бутадиена и пиперилена
с молекулярной массой 1200-3200 и
содержанием гидроксильных групп 0,8-1,1%	100
Полиметиленполифенилизоцианат с
содержанием изоцианатных групп 29-31%	20
Резиновая крошка	70-100

Вследствие низкого модуля эластичной полиуретановой фазы, недостатком такой композиции является низкий уровень динамических и физико-механических показателей, что не позволяет получать композиции с высокими амортизирующими свойствами.

Таким образом, известные способы не позволяют получать эластичные наполненные пенополиуретаны с высоким уровнем динамических и физико-механических показателей, что снижает их потребительские и эксплуатационные качества.

Причинной, препятствующей достижению требуемого технического результата при использовании известных способов получения наполненных пенополиуретанов, является использование олигомерных полиольных и полиизоцианатных компонентов, при взаимодействии которых невозможно получить эластомерную фазу с высоким уровнем динамических и физико-механических свойств.

Задачей предлагаемого изобретения является получение эластичных наполненных пенополиуретанов с повышенными динамическими показателями.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение динамических и физико-механических показателей композиции на основе наполненного пенополиуретана.

Технический результат достигается тем, что композиция для получения эластичных наполненных пенополиуретанов содержит сополимер бутадиена и пиперилена с молекулярной массой 1200-3200 с содержанием гидроксильных групп 0,8-1,1%, полиметиленполифенилизоцианат с содержанием изоцианатных групп 29-31%, резиновую крошку и дополнительно содержит высокомолекулярный полиэтилен с молекулярной массой 30000-800000 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Сополимер бутадиена и пиперилена
с молекулярной массой 1200-3200 и
содержанием гидроксильных групп 0,8-1,1%	100
Полиметиленполифенилизоцианат с
содержанием изоцианатных групп 29-31%	20
Резиновая крошка	70-100
Высокомолекулярный полиэтилен
с молекулярной массой 30000-800000	2,5-20

Сущность изобретения заключается в том, что при нагревании реакционной смеси до 160°C происходит плавление высокомолекулярного полиэтилена и образуется система взаимопроникающих полимеров, состоящая из низкомодульной фазы (полиуретан, резиновая крошка) и высокомодульной фазы (полиэтилен). Так как механические свойства полимерных композиций аддитивно складываются из свойств входящих в них фаз, то наличие высокомодульной фазы позволяет повысить уровень физико-механических и динамических показателей.

В предлагаемом способе используют следующие компоненты.

В качестве гидроксилсодержащего компонента используется каучук бутадиен-пипериленовый низкомолекулярный СКДП-Н (ТУ 2294-076-05766741-97). Соотношение мономеров 50:50, молекулярная масса 1200-3200, содержание гидроксильных групп 0,8-1,1%, динамическая вязкость при 20°C - 7-14 Па·с.

В качестве изоцианатного компонента используется полиметиленполифенилизоцианат, получаемый фосгенированием продукта конденсации анилина и формальдегида (ТУ 113-03-38-106-90), содержание изоцианатных групп 29-31%, содержание 4,4'-дифенилметандиизоцианата 50-60%. Могут быть использованы другие марки полиизоцианатов на основе 4,4'-дифенилметандиизоцианата.

Наполнитель - резиновая крошка, получаемая измельчением изношенных покрышек, ездовых камер, резины протекторной, изношенных шин, вулканизованных отходов производства (ТУ 38-00149438-48-92 «Резина дробленая») с размерами частиц 0,5-2,0 мм. Может быть использована и другая резиновая крошка, полученная измельчением вулканизованных резиновых отходов, в частности, по ТУ 38-108015-87 «Резина дробленая для спортивных дорожек» или по ТУ 38-108035-97 «Резина дробленая марок РД, РДС, РДЖ».

В качестве высокомолекулярного полиэтилена с молекулярной массой 30000-800000 использовался полиэтилен низкого давления ПЭНД 21008-075 (ГОСТ 16338-85). Могут быть использованы и другие марки высокомолекулярного полиэтилена, в частности полиэтилен высокого давления по ГОСТ 16337-77.

Для исследования свойств предлагаемой композиции для получения эластичного наполненного пенополиуретана изготавливаются образцы, позволяющие провести испытания по ГОСТ 409-77 «Пластмассы ячеистые и резины губчатые. Метод определения кажущейся плотности», ГОСТ 11721-78 «Резина пористая. Метод определения упругопрочностных свойств при растяжении», ГОСТ 27110-86 «Резина. Метод определения эластичности по отскоку на приборе типа Шоба», ГОСТ 26605-93 «Полимерные эластичные ячеистые материалы. Определение зависимости напряжение-деформация при сжатии и напряжения сжатия».

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В смеситель с горизонтально расположенными незацепляющими Z-образными лопастями, вращающимися навстречу друг другу с различными скоростями (фрикция - 1:1,1, число оборотов ротора 100 мин^-1), загружают 100 мас.ч. жидкого каучука СКДП-Н, 90 мас.ч. резиновой крошки, 2,5 мас.ч. полиэтилена ПЭНД 21008-075 и перемешивают в течение 10 минут. Затем в полученную суспензию вводят 20 мас.ч. полиметиленполифенилизоцианата и перемешивают в течение 5 минут. Полученную смесь заливают в подготовленную форму и выдерживают при температуре 160°C в течение 60 минут. Состав данной композиции соответствует составу 1 в таблице 1.

Композиции по примерам 2-11, составы которых приведены в таблице 1, и по прототипу готовятся аналогично примеру 1. Физико-механические свойства прототипа и композиций по примерам 1-11 приведены в таблице 2.

Как видно из представленных данных, предлагаемая композиция обеспечивает получение эластичных наполненных пенополиуретанов с более высокими динамическими свойствами (эластичность по отскоку по сравнению с известной композицией увеличивается в 1,25-1,60 раза) и более высоким уровнем прочностных показателей (условная прочность при растяжении превосходит известную композицию в 1,8-2,0 раза). При наполнении композиции высокомолекулярным полиэтиленом ниже 2,5 и выше 20 мас.ч. происходит снижение динамических и физико-механических показателей эластичного наполненного пенополиуретана до уровня известного состава.

Таблица 1.
Состав композиций.
Компоненты	по примерам
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Полиольный компонент	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100
Полиизоцианатный компонент	20	20	20	20	20	20	20	20	20	20	20
Резиновая крошка	90	90	90	90	90	70	70	80	80	100	100
Высокомолекулярный полиэтилен	2,5	5	10	15	20	10	20	10	20	10	20

Таблица 2.
Свойства композиций.
Показатели	Прототип (Пат. 2355713)	по примерам
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Кажущаяся плотность, кг/м3	600	516	475	450	440	500	610	820	465	605	505	500
Относительное удлинение при разрыве, %	65	55	47	45	40	40	42	48	40	43	40	40
Эластичность по отскоку, %	40	50	58	65	60	43	42	20	58	35	65	42
Условная прочность при растяжении, кПа	100	200	182	180	182	116	158	56	190	100	184	103
Напряжение при 40% сжатии, кПа	6,2	6,1	6,2	6,5	5,9	6,1	5,6	5,8	5,7	6,1	6,4	6,5

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявляемого изобретения следующей совокупности условий:

композиция, включающая сополимер бутадиена и пиперилена, полиметиленполифенилизоцианат, резиновую крошку и высокомолекулярный полиэтилен, воплощающая заявленное изобретение при его осуществлении, обеспечивает повышение динамических показателей эластичных наполненных пенополиуретанов;

заявленное изобретение позволяет получать эластичные амортизирующие, тепло- и звукоизоляционные покрытия;

для заявляемого изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.

Композиция для получения эластичного наполненного пенополиуретана, включающая сополимер бутадиена и пиперилена с молекулярной массой 1200-3200 и содержанием гидроксильных групп 0,8-1,1%, полиметиленполифенилизоцианат с содержанием изоцианатных групп 29-31% и резиновую крошку, отличающаяся тем, что дополнительно содержит высокомолекулярный полиэтилен с молекулярной массой 30000-800000 при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Сополимер бутадиена и пиперилена
с молекулярной массой 1200-3200 и
содержанием гидроксильных групп 0,8-1,1%	100
Полиметиленполифенилизоцианат с
содержанием изоцианатных групп 29-31%	20
Резиновая крошка	70-100
Высокомолекулярный полиэтилен
с молекулярной массой 30000-800000	2,5-20