Способ получения пенопластов

 

оесюювнан

М1еймо т а ии -. эсмс-.

< 703027

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (6I ) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 290777 (21) 2505756/05 (23) Приоритет — (32) З0. 07. 76 (3! ) P2634417,2 (33) CPI

Опубликовано 05.12.79. Бюллетень ЭЙ 45

Дата опубликования описания 15.1279 (51) М. Кл.

С 08 Х 9/02 (53) УДЫ 678.652:!

62405 ° 8 (088.8) Государствеяиый комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Иностранцы

Герхард й1терн и Карлхайнц Вегляйтнер (Австрия) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Иностранная фирма Хеми Линц АГ (Австрия) (54) спОсОБ пОлучеНия пенОплАстОВ

Изобретение относится к получению

:,.пенопластов на основе предконденса тов формальдегида и мочевины и/или меламина и органического изоцианата, используемых в различных отраслях про- мышленности, особенно там, где требуются огнестойкие легкие материалы.

Известен способ получения пейопластов путем взаимодействия предконденсата на основе и/или яеламина и фор- 1О мальдегида с органическим по крайней мере двухфункциональным изоцианатом в присутствии катализатора при 20,100 С. В качестве катализатора используют основной катализатор (1) . Приме- няемый по этому способу предконденсат должен содержать незначительное количество воды, для чего его надо предварительно подвергать выпариванию.

Кроме того, для придания полученньм по этому способу пенопластам достаточной огнестойкости их надо дополнительно доотверждать.

Цель изобретения — упрошение технологического процесса и повышение огнестойкости пенопластов.

Эта цель достигается тем, что по этому способу получения пенопластов путем взаимодействия предконденсата на основе мочевины и/или меламина и Ж формальдегида с органическим по крайней мере двухфункциональным изоцианатом в присутствии катализатора при

20-100 С в качестве предконденсата

;используют водный раствор, содержащий 0,5-20 вес.ч. предконденсата на

1 вес.ч. воды, в качестве катализатора применяют кислый катализатор, причем кислый катализатор добавляют к изоцианату отдельно от предконденсата, весовое соотношение предконденсата и изоцианата составляет 0,315,0:1 и количество кислого катализатора составляет 0,01-2 вес.ч., предпочтительно 0,05-1, на 1 вес.ч. изоцианата.

Предпочтительно процесс проводят в присутствии многоатомного спирта и весовое соотношение многоатомного спирта и изоцианата составляет 0-20i1, предпочтительно 1-15г1.

Под предконденсатом понимают растворимые в воде N-метилольные соединения, которые известны как исходные материалы для получения мочевинои/или меламинформальдегидных смол и продаются под различными фирменными названиями. Среди этих применяемых в соответствии с изобретением продуктов форконденсации речь идет о таких про" 703027 шивания компонентов предпочтительно при температуре 20-70 С, прйчем внесение отвердителя должно осуществляться отдельно от предконденсата. Это обязательное условие должно соблюдаться независимо от того, смешивают ли сначала раствор предконденсата с полиизоцианатом и затем добавляют кислый отвердитель, или кислый отвердитель совместно с полииэоцианатом прибавляют к предконденсату. При этом в зависимости от желаемого качества конечного продукта и типа подающего устройства получение пенопласта может быть осуществлено различными вариантами.

В случае введения в реакцию конденсации многоатомного спирта в соокись фосфора и т. д.), хлористый ответствукцей изобретению системе под

50 тионил, такие хлорангидриды органи- " воздействием. кислого катализатора ческих карбоновый ко)Ют;, как хлорис- йзоцианатнйй коМпонент может быть тйй, бенэбйл, сульфокислоти, 8=%3%6" - †смешан" с"многоатомным.спиртом и лишь ангйдриды неорганических и органи- . затем добавлен раствор предконденсаеских кислот. указанные соединения 55 та. Можно также многоатомный спир смешивать с предконденсатом, и полученную смесь добавлять к полииэоцианату, в котором уже содержится кислый отвердитель. В рамках изобретения можно исходить из форполимера изоцианата и многоатомного спирта.

Получение соответствующего иэобретенио пенопласта в большом промышленном масштабе производят с помощью маШин, обычно применяемых в промыш дуктах, которые неограниченно растворимы в воде или растворимы по крайней мере в соотв етств ующем изобретению ко" личестве воды," т. е. продукты, ймеющие относительно низкий молекулярный

sec и свободные метилольные группы, причем подобные продукты получают, например, в результате конденсации при значениях рН среды OT нейтральной до слабощелочной.

В качестве Органических иэоцианатов rfo изобретению могут быть применены все известные иэ литературы изо- цианаты, в особенности такие, применение которых в качестве компонентов

" пейбпластов описано. Однако из соображений экономичности и доступности предпочтительны такие соединения, как 2,4- и 2,б-тблуилендиизоцианаты, в особенности неочищенный 4,4 -дифе-. нилметандиизоцианат и полиметиленполифениленизоцианат. Эти продукты в различных документах характерйэуются :содержанием в них изоцианатных групп, :вязкостью и т. д. Если возможны изо:меры, как в случае толуилендиизоциа-, :ната, то также указывают количествен- 25 — ное соотношение иэомеров. Этих дан.ных достаточно специалисту для того чтобы йрименять указанные соединения в рамках предлагаемого сггосо ба .. 30 В качестве кислого катализатора могут быть применены, в частности, минеральные кислоты, например соляная, серная и фоСфорная, средней си лы или сильные органические кислоты, 35 например паратолуолсульфокислота, муравьиная и щавелевая кислоты, а также соли мйогоосновных неорганических и органических кислот, например моноаммонийфосфат или мононатриевая 40 соль лимонной кислоты, так называемые латейтййе> отвердители, йапример хлористый аммоний, а также такие кисло тй Льюиса, как трехфтористый бор и т. д. Хроме того, могут быть приме- 45 иены все те соединения, которые пос ле добавления содержащей воду реак,ционной смеси образуют кислоты, на>пример галогенсодержащие соединения фосфора (треххлористый фосфор, хлорФ ч могут быть йспользованы в комбинации друг с другом. Принимая во внимание простоту в обращении или реакционную способность, особенно предпочтительны фосфорная кислота, хлористый ам- >50 моний и треххлористый фосфор.

Для получения соЬтветствук>щего

: изобретению: пенопласта достаточно трех компочентов : изоцианата, водно го раствора аминоцластового продукта 65

>форконденсации и кислого каталиэато> ра. С цельк> улучшения механических свойств конечного продукта во многих случаях желательно добавлять в качестве других реакционных компонентов многоатомные спирты, известные в химии полиуретанов, в качестве которых могут быть применены, например, многоатомные простые полиэфироспирты или сложные полизфироспирты в отдельности или в смеси, хотя следовало бы

:ожидать, что соответствующее изобретеI нию использование кислого отвердителя будет тормозить реакцию конденсации между изоцианатом и многоатомным спиртом. Весовое соотношение многоатомного спирта и изоцианата составляет до 20 вес.ч. многоатомного спирта на 1 вес. ч. изоцианата, преиму>щественно 1-15:1. В большинстве слу.чаев вводят также добавки такие, как и при получении пенопластов, т. е, стабилизаторы пены, регуляторы размера ячеек, загустители, пластификаторы, пигменты, нанолнители и т. д., а также физические вспениватели, могут быть применены смешиваемые с водой органические растворители, например ацетон, диметилформамид или подобные растворители.

Получение соответствующих изобретению пенопластов целесообразно провоцить посредством простого переме703027 пенности пенопластов, например на машине для получения двухкомпонентных уретановых пеноматериалов и т. д.

Пример 1. Раствор, содержащий 1,6 вес .ч, продукта форконденсации меламина и формальдегида на 5

1 вес.ч. воды (молярное соотношение меламина и формальдегида 1:2), смешивают с дифенилметандииэоцианатом (30% иэоцианатных групп) и непосредственно после этого к полученной сме- р си добавляют катализатор (хлористый аммоний. Смесь нагревают до темпе ратуры 78 С и при применении механической мешалки производят вспенивание. На 1 вес.ч. иэоцианата применяют б вес.ч. предконденсата в расчете на безводный продукт и 0,03 вес.ч. катализатора, Далее проводят процесс вспенивания.. Время инициирования

2,5 мин, время подъема 10 мин, время появления нелипкости приблизительно

12 мин, объемный вес 110 кг/см .

Данные об огнестойкости пенопласта приведены в таблице.

Пример 2. Раствор, содержащий 1,6 вес.ч. - продукта форконденса-, 75 ции меламина и формальдегида на вес. ч. воды (молярное соотношение ,меламина и формальдегида 1:2), сме шивают с многоатомным простым полиэфироспиртом (гидрокчильное число 30

420) и дифенилметандииэоцианатом (30% иэоцианатных групп) и непосредственно после этого:примешивают катализатор (фосфорную кислоту) . Смесь нагревают до температуры 40 C. Вспенива- З5 ние производят при применении меха .нической мешалки. На 1 вес.ч. изоцианата применМт 13 вес .ч. предконденрата в расчете на безводный продукт, 1,5 вес.ч. многоатомного спирта и 40

0,5 вес.ч. катализатора.

Далее проводят процесс вспенива-.ния. Время инициирования 3 мин, вре,мя подъема 15 мин, объемный вес

120 кг/м

Аналогичным способом и . ри измене= нйи молярного соотношения отдельных компонентов, в частности предконденсата и изоцианата, в .пределах указан» ных границ при времени инициирования от 1 до 2 мин и времени подъема 50 от 5 до 10 мин получают конечные продукты с объемным весом, менее 25 кг/м

Пример 3. Толуилендиизоцианат (45% изоцианатных групп) и многоатомный простой полиэфироспирт (гид- 55 роксильное число 420) перемешивают с помощью механической мешалки в течение 30 с при температуре 40 С. Затем, по аналогии с описанным в примерах 1 и 2, прибавляют продукт форконденса- ( ции меламина и формальдегида и непосредственно после этого производят вспенивание. На 1 вec.ч. изоцианата применяют 5,6 вес.ч. предконденсата в расчете на безводный продукт и

1,5 вес.ч. многоатомного спирта, а также 0,15 вес.ч. катализатора. Далее проводят процесс вспенивания.

Время инициирования 0,5 мин, время подъема температуры 5 мин, объемный вес 42 кг/м .

Данные об огнестойкости пенопласта приведены в таблице.

Пример 4. Водный раствор продукта конденсации мочевины и формальдегида с 3 вес.ч. продукта конденсации на 1 вес.ч. воды и водный раствор продукта конденсации меламина и формальдегида с 1,5 вес.ч. продукта конденсации на 1 вес.ч. воды смешивают с многоатомным простым полиэфироспиртом (гидроксильное число

420), а также небольшим количеством эмульгатора и небольшим количеством воды. Затем к указанной вьме смеси прибавляют смесь дифенилметандиизоцианата (30% изоцианатных групп) с

0,05 вес.ч. треххлористого фосфора в расчете на 1 вес.ч. изоцианата, после чего в лабораторном сосуде производят интенсивное перемешивание при комнатной температуре.

На 1 вес.ч. изоцианата применяют

1,21 вес.ч. продукта форконденсации мочевины и формальдегида, 0,32 вес.ч. продукта форконденсации меламииа и формальдегида в, расчете на безводный продукт, 0,5 вес.ч. многоатомно

ro спирта, 0,05 вес.ч. катализатора, 0,2 вес.ч. добавленной воды и

0,01 вес.ч. эмульгатора. Далее проводят процесс вспенивания. Время инициирования 3 мин, время подъема 7 мин, объемный вес 22 кг/M3.

Время появления нелипкости в примерах 2, 3 и 4, как и в примере 1, одного порядка со временем подъема.

Данные об огнестойкости пенопласта приведены в таблице.

Пример 5 ° 50 г предкойденса та", состоящего из 57% формальдегида, 23% мочевины и 20% воды, 94 г мочевины и 50 г параформальдегида, на;гревают до 90 С, Раствор содержит

19 вес .ч. метилольного соединения на 1 вес.ч, воды, 2 вес.ч. этого предконденсата (в расчете на безводный продукт) смешивают с 1 вес.ч. дйфенилметандиизоцианата (30% изоцианатных групп), 1 вес.ч. простого полиэфира на основе полиспирта (гидроксильное число

420) и 0,1,вec.ч. треххлористого фосфора при 70 С и проводят процесс вспенивания. Время инициирования

1 мин, время подъема 7 мин, объемный вес 60 кг/м

Данные об огнестойкости пенопласта приведены в таблице.

Пример б. Раствор предконденсата получают путем нагревания

631,5 г формальдегида, 214,В г мочевины, 25 r воды в течение 30 мин при

703027

Огнестойкость по

50++

50 ++

30 30

40

70

40

40

40

7 температуре 90О С, установления затем значения рН смеси 7,2 и добавления

63,5 r мочевины. Полученный предконденсат разбавляют таким образом, чтобы на 1 вес.ч. воды приходилось

0,6 вес.ч. метилольного соединения.

4 вес.ч. этого предконденсата (в расчете на безводный продукт) смешивают при комнатной температуре с

1 вес.ч. толуилендиизоцианата (45Ъ. иэоцианатных групп), 1 вес.ч, полиола (см. выше) и 0,2 вес.ч. фосфорной кис лоты, и проводят процесс вспенивания.

Время инициирования 1 мин, время подь ема 5 мин, объемный вес 120 кг/м .

Данные об огнестойкости пенопласта приведены в таблице.

Пример 7. Раствор предконденсата. готовят путем нагревания смеси 696 г меламина и 904 г 36,7Ъ-ного раствора формальдегида при 90 С в течение 45 мин при рН 7. В полученном растворе на 1 вес.ч. воды приходится 1 6 вес.ч. предконденсата.

0,7 вес.ч. предкоиденсата (в расчете на безводный продукт) смешивают с 1 вес.ч. дифенилметандиизоцианата (ЗОЪ иэоцианатных групп), 0,67 sec.÷. полиэфира на основе полиспирта (гидроксильное число 420) и 0,.01 вес.ч. фосфорной кислоты при 40 С>и проводят процесс вспенивания. Время инициирования 2 мин, время подъема 4 мин, :объемный вес 38 кг/м .

Данные об огнестойкости пенопласта приведены в таблице.

Пример 8. Водный раствор продукта конденсации меламина и формальдегида с .2 вес.ч. продукта конденсации на 1 вес.ч. воды смешивают с полиэфиром на основе полиспирта (гидроксильное число 420), дифенилметандиизоцианатом (ЗОЪ иэоцианатных групп) и 85Ъ-ной фосфорной кислотой в качестве катализатора в указанной последовательности.

На 1 вес.ч. иэоцианата применяют

2 вес.ч ° продукта конденсации, 1 вес.ч. полиола и 2 вес.ч. катализатора. Далее проводят процесс вспенивания. Время инициирования 10 с, время подъема 5 мин, объемный вес

48 кг/м

Данные об огнестойкости пенопласта приведены в таблице.

Пример 9. Пример весового соотношения предконденсата и изоцианата 15:1.

Из 696 г меламина и 904 г 37Ъ-ного раствора формальдегида путем нагревания до 90 С в течение 45 мин и при pif 7 приготавливают раствор предконденсата, который содержит 1,6 вес.ч, последнего на 1 вес.ч. воды, 15 вес.ч. предконденсата, в пересчете на безводный продукт, прибавляют к 1 вес.ч.

20 дифенилметандииэоцианата (ЗОЪ изоцианатных групп), 2 вес.ч. простого эфира многоатомного спирта (гидроксильное число 420) и 0,3 вес.ч. фосфорной кислоты при 50 С, смешивают и вспенивают.

75 .5 Время активирования 3 мин, время подъема 13 мин, объемчый вес 135 кг/м

Данные об огнестойкости пенопласта приведены в таблице.

Пример 10. Пример весового

30 соотношения.предконденсата и изоцианата 0,2:1 °

0,2 вес.ч. предконденсата, указанного в примере 1, в пересчете на без- водный продукт, прибавляют к 1 вес.ч. дифенилметандийзоцианата (ЗОЪ изоцианатных.групп), 0,84 вес.ч. простого эфира многоатомного спирта (гидроксильное число 420) и 0,03 вес.ч. фос-, форной кислоты при 40 С смешивают и

Время активирования 1 мин, время подъема 5 мин, объемный вес пеноплас-: та 25 кг/м .

Данные об огнестойкости пенопласта приведены в таблице.

Таблица

ASTM — 1 6 92 — 6 7Т

703027

Продолжение таблицы

>, g4"

40

50

80

10 н) измеренное с момента начала продолжающегося в течение 60 с воспламенения.

Составитель d. Просторова

Редактор Л. Ушакова Техред, М.Петко . Корректор М. Вигула

Заказ 7626/58 Тираж 585 Подписное !

ЦЛИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ин ) определяют по изменению окраски пламени.

Таким образом, способ по изобре- створ, содержащий 0,5-20 вес.ч. пред,тению более прост в технологическом конденсата на 1 вес.ч. воды, в качест- отношении, предусматривает использо- ве катализатора применяют кислый ка:вание предконденсатов с большим коли-. тализатор, причем кислый катализатор чеством воды, получаемые при этом 20 добавляют к изоцианату отдельно от пенопласты самозатухающие без допол- предконденсата, "весовое соотношенйе нительного доотверждения. предконденсата и изоцианата составляет 0,2-15,0:1 и количество кислого катализатора составляет 0,01-2 вес.ч.

Формула изобретения 15 предпочтительно 0,05-1, на 1 вес,ч. изоцианата.

1. Способ получения пенопластов 2. Способ по п. 1, о т л и ч а путем взаимодействия предконденсата ю шийся тем, что процесс провона основе мочевинй и/или меламина и дят в присутствии многоатомного:спирформальдегида с органическим rro край-,gp та и весовое соотношение многоатомноней мере двухфункциональным иэоциа- го спирта и изоцианата составляет натом в присутствии катализатора при" — 0-20:1, предпочтительно 1-15:l.

20-100 С, отличающийся Источники информации о тем, что, с целью упрощения техноло- принятые во вйймание при экспертизе гического процЕсса и повышения огНЕ-- З 1. Патент Франции Р 2082270, стойкости пенопластов, в качестве кл. С 08 g 22/00, опублик. 15,11 71 предконденсата используют водный ра- (прототип) .