Композиция для получения огнестойкого пенополиуретана

Авторы патента:

Ким Олег Петрович (RU)

Ким Те Дюн (RU)

Саламатин Борис Владимирович (RU)

C09K21/14 - высокомолекулярные материалы

C08G18/48 - простые полиэфиры

C08G18/08 - способы получения

C08G18/00 - Полимерные продукты изоцианатов или изотиоцианатов (способы получения пористых или ячеистых материалов, в которых мономеры или катализаторы не являются определенными, C08J)

Владельцы патента RU 2556212:

Общество с ограниченной ответственностью "ТермоФасад" (RU)
Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное объединение "Патриот" (RU)

Изобретение относится к получению огнестойкого пенополиуретана из вспененной реакционной смеси, которая состоит из смеси полиолов, полиизоцианата и огнезащитных добавок (антипиренов). Описана композиция для получения огнестойкого пенополиуретана, содержащая смесь полиолов, полиизоцианат и огнезащитные добавки, причем в качестве добавок используют смесь полифосфата аммония и сульфамата аммония в количестве от 10 до 40 мас.% от общего количества компонентов, при этом соотношение полифосфата аммония к сульфамату аммония в смеси составляет соответственно от 1:2 до 7:1 массовых частей. Технический результат - получение пенополиуретана, обладающего максимальной огнестойкостью (группа горючести Г-1), практически неизменной плотностью по сравнению с пенополиуретаном, полученным без огнезащитных добавок. 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к получению огнестойкого пенополиуретана из вспененной реакционной смеси, которая состоит из смеси полиолов, полиизоцианата и огнезащитных добавок (антипиренов). Такой пенополиуретан находит применение в транспорте, авиастроении и других областях промышленности, где требуется звуко- и теплоизоляционные материалы повышенной огнестойкости.

Пенополиуретан относится к органическим горючим материалам, так как имеет высокую удельную поверхность, заполненную воздухом. Этим свойством обладают не только эластичные открытопористые (на 98-99%) пенополиуретаны, но и их жесткие закрытопористые аналоги. Для снижения горючести пенополиуретанов используют обычно метод введения антипиренов - огнезащитных добавок. Как правило, это специально синтезированные органические соединения, содержащие хлор, бром, ароматические соединения, содержащие дополнительно фосфатные группы. (RU 2006121970; RU 2010143318; RU 2350629; US 2011/0237144; US 2008/0200573; WO 2008/106334; US 2011/0218260). Причем синтез подобных соединений - дорогое удовольствие, и их применение существенно удорожает процесс получения полиуретанов. Кроме того, в связи с тем, что они сами состоят из достаточного количества органических молекул, они не всегда обеспечивают необходимую огнестойкость в концентрациях, обеспечивающих необходимые технические параметры переработки смесей.

Известна композиция для получения огнестойкого пенополиуретана (RU 2040531) путем использования синергетического действия добавок вспучивающегося графита и меламина. Однако сам механизм введения добавок достаточно сложен, так как требует смешения добавок в части полиола, а в оставшейся части полиола смешивают аминный активатор, стабилизатор и воду. Получается трехкомпонентная система заливки пенополиуретана, что технологически неудобно. Кроме того, необходимо еще дополнительно вводить огнезащитное средство, в итоге суммарное количество добавок превышает 40% от массы реакционной смеси, а эффект огнезащиты не соответствует затратам.

Наиболее близким к заявленному по технической сущности и достигаемому результату, выбранным в качестве прототипа, является патент RU 2336283 С2, в котором приведена композиция для получения огнестойкого пенополиуретана, включающая смесь полиолов, полиизоцианат и огнезащитные добавки. В качестве такой добавки используют смесь, состоящую из расширенного графита, цианурата меламина и фосфогипса при соотношении (1-2):(1-2):1 соответственно, причем фосфогипс вводится в количестве от 30 до 50 мас. % от общего количества компонентов. Фосфогипс является сопутствующим продуктом производства фосфорной кислоты и существует в виде отвалов отвердевшей массы высотой порядка 20 метров и более. Промышленное применение фосфогипса ограничено необходимостью разработки отвалов специальной техникой и размолом в мельницах, хотя бы до состояния цемента, чтобы обеспечить равномерное распределение наполнителя в реакционной смеси. В этом случае говорить о дешевизне добавки уже не корректно. Кроме того, фосфогипс обладает нестабильными свойствами из-за разного содержания остатков фосфорной кислоты, серной кислоты и неразложившихся фосфатов, что затрудняет его переработку, а также может вызвать коррозию металлического оборудования. Следует отметить, что в данном составе содержание общего количества огнезащитных добавок и фосфогипса составляет от 40 до 60 мас. % состава, что существенно увеличивает вязкость композиции, уменьшает вспениваемость и снижает теплоэффективность изделий за счет значительно более высокой плотности материала (более 100 кг/куб.м).

Таким образом, задачей изобретения является разработка относительно дешевых и доступных огнезащитных добавок в композицию для получения огнестойкого пенополиуретана.

Техническим результатом изобретения является значительное повышение огнестойкости при небольшом количестве огнезащитных добавок, что снижает плотность готового изделия, повышает его тепло- звукоизолирующие свойства.

Для достижения такого технического результата композиция, как и прототип, содержит смесь полиолов, полиизоцианат и огнезащитные добавки. В отличие от прототипа в качестве огнезащитных добавок композиция содержит смесь полифосфата аммония и сульфамата аммония в количестве от 10 до 40 мас. % от общего количества компонентов, при этом соотношение полифосфата аммония к сульфамату аммония в смеси составляет соответственно от 1:2 до 7:1 массовых частей.

Как показали проведенные нами испытания, при добавке в композицию указанной огнезащитной смеси меньше 10 масс. % горючесть образцов уменьшается незначительно. При увеличении количества огнезащитной добавки вплоть до 40 масс. % горючесть плавно уменьшается. Увеличение общего количества огнезащитной добавки свыше 40% нецелесообразно, так как при этом начинает увеличиваться плотность образцов, что резко ухудшает тепло - и шумоизоляционные характеристики пенополиуретана.

Выбор диапазона соотношения компонентов огнезащитной добавки от 1:2 до 7:1 масс. частей обусловлен их свойствами. При минимальной концентрации огнезащитной добавки в 10% необходимо больше сульфамата аммония, поскольку его огнезащитное действие сильнее полифосфата аммония и его должно быть не менее 5% от общей массы реакционной смеси (нижний порог проявления значимого эффекта), но и не более 10% (т.к. проявляется эффект замедления схватывания смеси). Поэтому наиболее оптимальное количество сульфамата аммония от общей массы реакционной смеси составляет 6,5-7%. Следовательно, на долю полифосфата аммония в этом случае приходится 3-3,5% от общей массы. Примерное соотношение полифосфата аммония к сульфамату в этом случае составляет 1:2. При увеличении концентрации огнезащитной добавки концентрация сульфамата аммония остается на уровне 5-6%, и на огнезащитные свойства начинает влиять увеличенное количество полифосфата аммония. При максимальной концентрации огнезащитной добавки 40% соотношение полифосфата аммония к сульфамату составит 7:1. При этом обеспечивается необходимый огнезащитный эффект, а также необходимые технологические характеристики и физико-механические свойства готового изделия. Нижеследующие примеры иллюстрируют изобретение:

Пример 1. Готовят смесь, состоящую из 5 кг полиизоцианата, 4,5 кг полиола (готовая смесь), 0,345 кг полифосфата аммония и 0,720 кг сульфамата аммония. Подготовленную смесь наносят под давлением на ровную поверхность. Композиция вспенивается в течение 10-15 сек, твердеет в течение 5-7 мин и из нее вырезаются образцы для испытаний. Общее количество огнезащитных добавок в этой композиции составляет 10%, а соотношение полифосфата аммония к сульфамату аммония в смеси составляет соответственно 1:2,03.

Композиции в примерах 2 и 3 приготавливаются аналогично примеру 1, но с иным составом компонентов. Все примеры представлены в таблице 1.

Горючесть полученного пенополиуретана оценивали по ГОСТ 12.1.044-89 п. 4.3. на приборе ОТМ, среднюю плотность материала оценивали по ГОСТ 17177-94, прочность при 10% деформации по ГОСТ 17177-94.

Физико-механические свойства и огнестойкость полученных материалов представлены в таблице 2. В этой же таблице для сравнения приведены данные для образца, изготовленного из известной композиции по прототипу с содержанием фосфогипса 40 мас. %, полученного с использованием компонентов:

- Полиизоцианат - 50 г

- Лапрол - 30 г

- Вода - 1,2 г

- Диметилэтаноламин - 0,3 г

- Глицерин - 4,5 г

- Расширенный графит - 10,7 г

- Фосфогипс - 71,2 г

Как видно из результатов испытаний, все полученные пенополиуретаны являются трудногорючими, причем горючесть образца №1 с низким содержанием огнезащитных добавок (всего 10 масс. %, по сравнению с 40 масс. % в прототипе) дает более высокую огнестойкость. Сравнение образца №3 и прототипа (известный) показывает, что при равных мас. % наполнения (40%) предлагаемая композиция существенно более устойчива к действию пламени источника, тогда как известная композиция находится на пределе устойчивости. Кроме того, композиция обладает значительно более низкой плотностью (почти в 2 раза), что обеспечивает лучшие теплофизические характеристики материала.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет получить максимально огнестойкий пенополиуретан с улучшенными характеристиками по плотности и потере массы образца при испытании.

Композиция для получения огнестойкого пенополиуретана, содержащая смесь полиолов, полиизоцианат и огнезащитные добавки, отличающаяся тем, что в качестве добавок используют смесь полифосфата аммония и сульфамата аммония в количестве от 10 до 40 мас.% от общего количества компонентов, при этом соотношение полифосфата аммония к сульфамату аммония в смеси составляет соответственно от 1:2 до 7:1 мас. ч.

Группа изобретений относится к термостойким материалам, которые могут найти применение, например, в строительной и других областях. Термостойкий вспененный полимерный композиционный материал содержит как минимум один вспененный каучук или вспененный полимер в качестве основы, при этом основа выполнена перфорированной со вскрытием пор вдоль поверхности материала, и наполнитель, заполняющий объемы перфораций и вскрытых пор, содержащий как минимум один каучук или полимер, обладающий термостойкостью в диапазоне температур от 200 до 700°C, или жидкое стекло, а также отвердитель и стабилизатор.

Огнестойкий вспененный полимерный композиционный материал и способ его получения // 2543869

Изобретение относится к огнестойкому полимерному композиционному материалу и может применяться в авиационной, космической технике и в различных отраслях строительства.

Огнестойкая композиция // 2540648

Изобретение относится к области получения огнестойких композиций на основе полимерного связующего и может найти применение для производства деталей и изделий в электротехнике, радиотехнике и других отраслях промышленности.

Композиция огнестойкой полиамидной смолы // 2540338

Изобретение относится к огнестойким композициям полиамидной смолы. Предложена огнестойкая композиция полиамидной смолы, включающая в себя: полиамид (А), содержащий единицу, представляющую собой диамин и содержащую не менее 70 мол.% единицы, представляющей собой п-ксилилендиамин, и единицу, представляющую собой дикарбоновую кислоту и содержащую не менее 70 мол.% единицы, представляющей собой линейную алифатическую дикарбоновую кислоту, имеющую от 6 до 18 атомов углерода; галогенорганическое соединение (В), которое служит огнезащитным средством; неорганическое соединение (С), которое служит вспомогательным огнезащитным средством; и неорганический наполнитель (D), где полиамид (A) включает в себя полиамид, имеющий концентрацию атомов фосфора, составляющую от 50 до 1000 м.д., и значение YI, которое, по результатам дифференциального колориметрического анализа согласно JIS-K-7105, не превышает 10, а содержание галогенорганического соединения (В), содержание неорганического соединения (С) и содержание неорганического наполнителя (D) составляет от 1 до 100 частей по массе, от 0,5 до 50 частей по массе и от 0 до 100 частей по массе, соответственно, в расчете на 100 частей по массе полиамида (А).

Огнестойкая термопластичная композиция // 2535953

Изобретение относится к огнестойким термопластичным композициям, предпочтительно термопластичным полиуретановым (TPU) композициям, которые используются там, где желательна высокая огнестойкость, например для применения в проводе и кабеле.

Фосфорсодержащие антипирены // 2535687

Изобретение относится к фосфорсодержащим антипиренам, в частности, но не исключительно, для стеклонаполненных полиамидных смол. Огнестойкая полимерная композиция содержит основной полимер (А), где основной полимер (А) включает стеклонаполненный полиамид, и бензилзамещенное фосфорорганическое соединение (В).

Полимерная композиция на основе олефинов, характеризующаяся пониженной горючестью // 2533137

Изобретение относится к полимерным антипиренам, в частности к композициям на основе полиолефинов, характеризующимся пониженной горючестью. Композиция содержит полиолефин, гидроксид магния или алюминия или их смесь и углерод в форме нанопластин графита.

Композиция на основе жидкого низкомолекулярного силоксанового каучука для покрытия огнестойкого защитного материала // 2529227

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к композиции на основе жидкого низкомолекулярного силоксанового каучука для покрытия огнестойкого защитного материала.

Огнестойкий декоративно-отделочный материал и способ его получения // 2523330

Изобретение относится к разработке огнестойкого декоративно-отделочного материала - искусственной кожи, полученной коагуляцией раствора на основе полиуретановой композиции.

Огнезащитная композиция по кабелю "кл-1" // 2516127

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к области огнезащитных материалов, и предназначено для нанесения огнезащитного покрытия на одиночный кабель, пучок кабелей или кабельные линии при строительстве различных зданий и сооружений для обеспечения нераспространения пламени по поверхности кабеля.

Высококонцентрированная водная наноразмерная пу-дисперсия, не содержащая растворитель, способ ее получения и применение // 2554882

Изобретение относится к новой высококонцентрированной водной наноразмерной полиуретановой дисперсии. Описан способ получения высококонцентрированной водной наноразмерной полиуретановой дисперсии, не содержащей органический растворитель, с концентрацией основного вещества 30-60%, представляющей собой продукт взаимодействия: A) по меньшей мере одного полиизоцианата, содержащего по меньшей мере две изоцианатные группы; B) одного или нескольких полиолов с молекулярной массой (ММ) от 1000 до 18000, имеющих по меньшей мере две гидроксильные группы; C) одного или нескольких соединений по меньшей мере с двумя OH-функциональными группами, которые содержат по меньшей мере одну карбоксильную группу, которая может быть превращена полностью или частично в карбоксилатную группу в присутствии оснований; D) возможно одного или нескольких полиолов и/или глицидиловых эфиров полиолов со средней молекулярной массой менее 500, содержащих 2 и более гидроксильные и/или эпоксидные группы; E) одного или нескольких третичных аминов; F) одного или нескольких полиаминов, содержащих по меньшей мере одну NH2-группу, при этом подвергают одновременному взаимодействию компоненты (A), (B) и (C) до степени конверсии изоцианатных групп 70-98%, при необходимости вводят в реакционную массу компонент (D), затем полностью или частично нейтрализуют карбоксильные группы компонента (C) компонентом (E), диспергируют в воде, вводят компонент (F), нагревают дисперсию и выдерживают при температуре от 20 до 90°C в течение от одного до четырех часов.

Способ получения жестких пенополиуретанов // 2553254

Изобретение относится к способу получения жестких пенополиуретанов взаимодействием а) полиизоцианатов с b) соединениями, содержащими, по меньшей мере, два атома водорода, реакционно-способными по отношению к изоцианатным группам, в присутствии с) вспенивающих агентов, при этом, компонент b) содержит касторовое масло bi) и, по меньшей мере, одни простой полиэфирспирт, а взаимодействие проводят в присутствии соединения d), выбранного из группы, содержащей алкиленкарбонаты, амиды угольной кислоты и пирролидон, причем в способе не используют галогенсодержащие антипирены.

Жидкая изоцианатная композиция // 2552980

Изобретение относится к способу получения жидкой изоцианатной композиции, являющейся жидкой при 50°C, для получения полиуретанового или полимочевинового материала.

Способ получения эфируретанакрилатного олигомера // 2550512

Изобретение относится к получению олигомеров с концевыми двойными связями, которые используют для приготовления низковязких полимерных композиций. Способ получения эфируретанакрилатного олигомера осуществляют путем взаимодействия монометакрилатного эфира этиленгликоля с изоцианатсодержащим форполимером СКУ-ПФЛ-100, способ отличается тем, что форполимер СКУ-ПФЛ-100 после загрузки перемешивают и прогревают при температуре 25-30°С в течение 10-20 минут, при этом дибутилдилаурат олова вводят в форполимер в виде раствора в монометакриловом эфире этиленгликоля постепенно по 1/4-1/5 порции от общей навески с интервалом в 15 минут между порциями, по окончании загрузки последней порции смесь перемешивают при температуре 25-30°С в течение 15 минут, затем поднимают температуру до 35-60°C и перемешивают не менее 5,0 часов до полного расходования изоцианатных групп в готовом олигомере.

Противокоррозионное покрытие на основе полиизоцианата // 2549891

Настоящее изобретение касается полиизоциануратных реактивных композиций, которые хорошо подходят для ингибирующих коррозию, износоустойчивых покрытий. Описана несинтактическая кроющая композиция на основе полиизоцианата, получаемая путем взаимодействия органического полиизоцианата с соединением, содержащим реакционноспособные по отношению к изоцианату атомы водорода, с изоцианатным индексом больше чем 1000% в присутствии катализатора тримеризации и при отсутствии полимерных полиолов.

Полиизоциануратная композиция // 2547493

Изобретение относится к пенополиизоциануратной композиции, которая может найти применение при изготовлении теплоизолирующих материалов и строительных панелей. Пенополиизоциануратная композиция включает полиизоцианатное соединение, первый полиэфирполиол на основе сложного эфира, включающего остаток ортофталевой кислоты, второй полиэфирполиол на основе сложного эфира, включающий остаток терефталевой кислоты, по меньшей мере один полиэфирполиол на основе простого эфира, характеризующийся функциональностью, составляющей по меньшей мере 3, и гидроксильное число, изменяющееся в пределах от 200 до 850 мг КОН/г.

Эфируретанакрилатный олигомер // 2546966

Изобретение относится к эфируретанакрилатным олигомерам. Эфируретанакрилатный олигомер используется для приготовления заливочных композиций различного назначения.

Полиуретановая композиция, содержащая гидроксиальдимин // 2546113

Данное изобретение относится к области полиуретановых композиций, а также их применения, в частности, в качестве двухкомпонентного связующего материала, герметика, заливочной массы, покрытия или покрытия для пола.

Способ получения полимерной пенокомпозиции (варианты) // 2542232

Изобретение относится к вспененным полимерам. Свежеприготовленная пенополиуретановая композиция смешивается со свежеприготовленной полиэфирной или эпоксидной композицией в концентрации 0,1-99,9% или мономер пенополиуретановой композиции смешивается с мономером полиэфирной или эпоксидной композиции в концентрации 0,1-99,9%, и в точно такой же концентрации смешиваются отвердители этих композиций, после чего производится смешивание обоих мономеров с обоими отвердителями.

Способ заливки компаундом электроизделий // 2537862

Изобретение относится к области электротехники и касается способа заливки компаундом электрических изделий, например высоковольтных трансформаторов. Способ заливки компаундом электроизделий включает смешение компонентов с получением компаунда и заливку электроизделий компаундом.

Алифатические отверждаемые влагой смолы, композиции для покрытий и связанные с ними способы // 2555465

Изобретение относится к отверждаемой влагой смоле на основе алифатических изоцианатов. Отверждаемая влагой смола содержит материал с функциональными алифатическими изоцианатными группами, содержащий продукт реакции гексаметилендиизоцианата и гидрокси-функционального простого эфирного соединения, и материал с функциональными циклоалифатическими изоцианатными группами, содержащий продукт реакции изофорондиизоцианата и монофункционального спирта, при этом массовое отношение материала с функциональными циклоалифатическими изоцианатными группами к материалу с функциональными алифатическими изоцианатными группами составляет от 95:5 до 50:50.