Способ получения интегрального эластичного пенополиуретана

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНОГО ЭЛАСТИЧНОГО ПЕНОПОЛИУРЕТАНА., путем взаимодействия квачипредполимера с концевыми NCO-группами с гидроксилсодержащим соединением в присутствии сшивающего агента, катализатора и вспенивающего агента, отличающийся тем, что, с целью получения пенополиуретана с низкими объемным весом и остаточной деформацией при сжатии при сохранении высоких прочностных показателей, в качестве квазипредполимера используют продукт реакции полиизоцианата, содержащего 50-60% дифенилметандиизоцианата, и толуилендиизоцианата, взятых в весовом соотношении 0,6:1-1|6:1 соответственно, с 5-15% от веса квазипредполимера полиоксиалкиленполиола молекулярного веса 400-5000.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„630874

ggy С 08 G 18/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕКИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2376903/23-05 (22) 25.06.76 (46) 15.04,87. Бюл. ¹ 14 (72) Ю.В. Александрова, Н.В. Абалдуева и Ю.И. Юркин (53) 678.664:62-405.8(088.8) (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНОГО ЭЛАСТИЧНОГО IIEHOIIOJIHYPETAHA., путем взаимодействия квазипредполимера с концевыми NCO-группами с гидроксилсодержащим соединением в присутствии сшивающего агента, катализатора и вспенивающего агента, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью получения генополиуретана с низкими объемным весом и остаточной деформацией при сжатии при сохранении высоких прочностных показателей, в качестве квазипредполимера используют продукт реакции полиизоцианата, содержащего 50-60Х дифенилметандиизоцианата, и толуилендиизоцианата, взятых в весовом соотношении 0,6:1-1 6:1 соответственно, с 5-157. от веса квазипредполимера полиоксиалкиленполиола молекулярного веса 400-5000.

630874

Изобретение относится к области получения интегральных эластичных пе нополиуретанов (ИЭП), которые в настоящее время находят все более широкое применение в различных областях промышленности - автомобильной, обувной и др. и представляют собой пенопласты с ячеистой сердцевиной и плотной монолитной коркой.

Применение материалов подобного типа позволяет получать готовое изделие за один рабочий прием путем залиыки в специальное герметично закрытые формы с нанесенным на поверхность формы тиснением, имитирующим рисунок кожи.

Готовое изделие воспроизводит на наружной поверхности этот рисунок и не требует дополнительной обтяжки кожей или другими материалами.

Известно также применение в рецептурах ИЭП в качестве изоцианатного .компонента предполимеров или квазипредполимеров с концевыми NCO-группами.

Известен способ получения пенополиуретана через форполимер на основе полифурита с концевыми NCO-группами, который приводит к получению материала с высоким объемным весом (порядка 700-800 кг/м ). Известен способ, основанный на применении предполимера из толуилендиизоцианата (ТДИ) и полиоксипропиленгликоля м.в. 1000, однако для получения пенополиуретана (ППУ) с хорошими физико-механическими свойствами в качестве удлинителей цепи использованы полиядерные ароматические диамины, которые, как известно, являются высокотоксичными канцерогенными веществами.

Известен способ получения ИЭП с использованием предполимера на основе ТДИ и трехатомного спирта. Недостатком этого способа является сравнительно высокий объемный вес получающегося материала (200 кг/м ), а

Ъ также высокий показатель остаточной деформации при сжатии (10-147), в то время как для некоторых возможных областей применения, например, в автомобильной промышленности, а также в производстве мотоциклов (для изготовления сидений) от материала требуются хорошие прочностные свойства в сочетании с возможно более низким объемным весом и низкой .остаточной деформацией при сжатии, которая характеризует упругость материала.

Ближайшим по технической сущности к данному изобретению является известный способ получения интегрально-. го эластичного пенополиуретана путем взаимодействия квазипредполимера с концевыми NCO-группами с гидроксилсодержащим соединением в присутствии сшивающего агента, катализатора и вспенивающего агента, по которому в

10 качестве квазипредполимера, используют продукт реакции чистого дифенилметандиизоцианата и низкомолекулярных полиоксиалкиленгликолей.

Однако при осуществлении этого

15 способа нельзя получить пенополиуретан с низким объемным весом, хорошей упругостью и эластичностью.

Например при использовании квазипредполимера на основе чистого дифенилметандиизоцианата и полиоксипропилентриола с мол.весом 5000 получают материал с объемным весом 250300 кг/м,. относительным удлинением 35Х и высокой величиной остаточной деформации.

Такой материал в ряде случаев применять нельзя, например, для получения седел мотоциклов, саней.

Целью изобретения является полу30 чение пенополиуретана с низкими объемным весом и остаточной деформацией при сжатии при сохранении высоких прочностных показателей.

Эта цель достигается тем, что в качестве квазипредполимера используют продукт реакции полиизоцианата, содержащего 50-60Х дифенилметандиизоцианата, и толуилендиизоцианата, взятых в весовом соотношении 0,6;140 -1,6:1 соответственно, с 5-157 от веса квазипредполимера полиоксиалкиленполиола молекулярного веса 4005000.

Содержание полиоксиалкиленполио45 лов в квазипредполимера выше 15Х делает последние вязкими и неудобными для переработки, при содержании полиоксиалкиленполиолов ниже 57. резко возрастает 7 NCO-групп в квазипредполимере, что также неудобно при переработке таких систем машинным способом, так как соотношение компонентов при заливке резко меняется

s сторону увеличения полиэфирного компонента.

Содержание свободных NCO-групп в квазипредполимере составляет 28-367. .Весовое соотношение полиизоцианата (ПИЦ) к ТДИ меняется в пределах от

630874

0,6:1 до 1,6:1. При изменении соотношения ПИЦ и ТДИ в составе квазипредполимера в сторону еще большего снижения содержания ПИЦ существенно увеличивается время отверждения ИЭП в форме, что неприемлемо с технологической точки зрения.

Увеличение содержания. ПИЦ выше указанного предела приводит к ухудшению прочностных свойств материала. fp

В качестве гидроксилсодержащего компонента при получении ИЭП по данному способу используют простые полиэфиры, типа гомополимеров или сополимеров окисей алкиленов. f5

В качестве сшивающего агента могут быть использовано многоатомные спирты, например, 1,4-бутандиол, этиленгликоль, триметилпропан и т.п., а также олигомерные гидроксилсодержа-2р щие соединения, типа полиоксиалкиленгликолей. Предпочтительное количество сшивающего агента 10-15 вес.ч. на 100 вес.ч. основного полиэфирного компонента. 25

В качестве вспенивающего агента используют низкокипящие галоидсодержащие углеводороды, например метиленхлорид, трихлормонофторметан (фреон-1 1), и др. Предпочтительные коли- 30 чества 20-40 вес.ч. на 100 вес.ч. основного полиэфирного компонента.

В качестве катализатора могут быть использованы третичные амины, например диазабициклооктан (ДАБКО), взятый в количестве от 0,5 до .

1,0 вес.ч. на 100 вес.ч. основного полиэфирного компонента. !

Пример 1. К 400 вес.ч. сополимера окиси пропилена и окиси этилена (содержание окиси этилена 10X) молекулярного веса 5000 добавляют

51,20 вес.ч. 1,4-бутандиола, 3,38 вес.ч. ДАБКО, 48 вес.ч. метиленхлорида, 48 вес.ч. фреона-11. Массу перемешивают со скоростью 1400 об/мин в течение 30-40 с, затем при работающей мешалке добавляют 184 вес.ч. квазипредполимера на основе 2,4-изо- 5 мера ТДИ, ПИЦ, и полиоксипропиленгликоля (ПОПГ) мол.в. 500. Состав квазнпредполимера (вес.ч.): ТДИ-44,0, ПИЦ 46,0, ПОПГ-10 (ZNCO-гр = 38,0).

Смесь перемешивают в течение

10"15 с, быстро выливают в металлиt ческую форму, имеющую t = 20-40 С, размером 300 200 100 мм и герметизируют.

Выдерживают при комнатной температуре в течение 10 мнн и извлекают из формы готовое изделие, имеющее ячеистую сердцевину и плотную наружную корку.

Изделие выдерживают 24 ч при комнатной температуре, после чего испытывают.

В этом примере и последующих синтез квазипредполимера проводился в реакторе емкостью 50 л из нержавеющей стали, снабженным якорной мешалкой (и-270 об/мин), термопарой, рубашкой для обогрева и охлаждения, загрузочным люком и сливным вентилем.

В реактор загружают рассчитанные количества ТДИ и ПИЦ, включается мешалка и обогрев аппарата.

Смесь перемешивают до достижения температуры 55 C +5. По достижении указанной температуры добавляют рассчитанное количество соответствующе го полиоксиалкиленполиола, далее смесь перемешивают при температуре о

60 С-5 в течение 1 ч, после чего берется проба на содержание NCO-групп, которое должно быть близким к рассчитанному теоретически.

Пример 2. Рецептура соответ- ственно примеру 9 1 но заливка проводилась на машине "Х-63" в форму седла мотоцикла Ирбитского машзавода. ,Соотношение компонентов А:Б=3,0:1.

В состав компонента А входят гидроксилсодержащее соединение, сшиваю.щий агент, катализатор, вспенивающий агент. Компонент Б представляет собой квазипредполимер.

Пример 3. Пенополиуретан получают по примеру ff- f, но в качестве изоцианатного компонента берут

184 sec.÷. квазипредполимера на основе ТДИ с содержанием изомеров: 2,4657, 2,6-35Х (ТДИ-65/35), ПИЦ и полиоксипропиленгликоля сол.в. 500.

Состав квазипредполимера (вес.ч.):

ТДИ 65/35-44,0, ПИЦ 46,0, ПОПГ-10. (Е NCO-гр. = 33,0).

Пример 4. Рецептура соответственно примеру Ф 3, но заливка проводилась на машине "I-10", в форму седла мотоцикла Ирбитского машзавода. Соотношение компонентов А:Б =

=3,0:1.

Пример 5. Пенополиуретан получают по примеру 1, но в качестве изоцианатного компонента берут

198,0 вес.ч. квазипредполимера на основе ТДИ с содержанием изомеров:

5 63087

2,4-65Х, 2,6-357 (ТДИ 65/35), ПИЦ и полиоксипропиленгликоля, мол.в. 500 (состав квазипредполимера (вес.ч.): .ТДИ 65/35-34,8, ПИЦ 55,2, ПОПГ-10 (7 NCO-rp. = 30,0). 5

Пример 6. Пенополиуретан получают по примеру 1, но в качестве изоцианатного компонента берут

184,75 вес.ч. кваэипредполимера на основе 2,4-изомера ТДИ, ПИЦ и полиоксипропиленгликоля мол.в. 500. Состав кваэипредполимера (вес.ч.):

ТДИ-53,85, ПИЦ-36,15, IIOIII:-10 (Х NCO-гр. = 34,00).

Пример 7. Пенополиуретан по- 15 лучают по примеру 1, но в качестве изоцианатного компонента берут

165,60 вес.ч. кваэипредполимера на основе ТДИ с содержанием изомеров:

2,4-65%э 2э6 357 (ТДИ 65/35), ПИЦ 20 и полиоксиэтиленгликоля (ПОЭГ) мол.в. — 400.

Состав кваэипредполимера (вес.7):

ТДИ 65/35-46,5, ПИЦ 48,5, ПОЭГ-5,0 (NCO-гр. 36,50).

Пример 8. Пенополиуретан получают по примеру 1, но в качестве изоцианатного компонента берут

180,70 вес.ч. квазипредполимера на основе ТДИ с содержанием изомеров:

2,4-657, 2,6-35 ТДИ 65/35 ° Состав кваэипредполимера (вес.ч.): ТДИ 65/

/35-44,00, ПИЦ 46,00, ПОЭГ-10 (Х NCO-гр. = 33,40).

Пример 9. Пенополиуретан по- 35 лучают по примеру 1, но в качестве

РФ примеров

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Виды испы-. таний

Объемный вес, кг/м з

104 126 109 118 95 96 88 94 100 92 90

Предел прочности при растяжении, кгс/см

1,53 1,60 1,14 1,04 0,80 1,00 1,00 1 03 1,10 1,17 0,80

Относительное удлине.ние, 7

106 114 105 145 90 110 100 100 100 100 108

3,45 1,2 2,2 1,6 1,28 1,18 1,3 1,91

1 I

Тираж 438

ВНИИПИ Заказ 1329/2

Произв.-полигр. пр-тие, Подписное г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Остаточная деформация при сжатии, Х 3,08 2,7 1,89

4 6 изоцианатного компонента берут

201,78 вес.ч. квазипредполимера на основе ТДИ с содержанием изомеров:

2,4-65Х, 2,6-35Х (ТДИ 65/35), IIHU и полиоксиэтиленгликоля мол.в. 400.

Состав кваэнпредполимера (вес.ч.):

Try 65/35-41,58, IIHu 43,42, 15,0 (Х NC0-30,0).

Пример 10 ° Пенополиуретан получают по примеру 1, но в качестве изоцианатного компонента берут

188,90 вес.ч. квазипредполиь;ера на основе ТДИ с содержанием изомеров:

2,4-657, 2,6-35Х (ТДИ 65/35), ПИЦ и полиоксиалкилентриола мол.в. 5000.

Состав квазипредполимера (вес.ч.):

ТДИ 65/35 — 44,0; ПИЦ 46,0, полиоксиалкилентриол — 10 (X NCO-32,0).

Пример 11. Пенополиуретан получают по примеру 1, но в качестве изоцианатного компонента берут

176,00 вес.ч. квазипредполимера на основе ТДИ с содержанием изомеров:

2,4-657., 2,6-357 (ТДИ 65/35), ПИЦ и полиоксиалкилентриола, мол.в. 3000.

Состав кваэипредполимера (вес.ч.):

ТДИ 65/35-44,0, ПИЦ 46,0, полиоксиалкилентриол-10 (X NCO-34,35). Свой ства образцов, полученных в соответствии с примерами, сведены в таблицу.

Из таблицы видно, что образцы

ИЭП, полученные по предлагаемому способу, обладают хорошими прочностными свойствами низкой остаточной деформацией (не более 5X) при сниженном объемном весе (не более 130 кг/мэ).