Способ получения жесткого пенополиуретана - RU2154653C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к технологии производства жестких пенопластов, в частности к способу получения жесткого пенополиуретана.

Известен способ получения жестких пенополиуретанов взаимодействием полиизоцианата с, по меньшей мере, двумя соединениями, имеющими активные по отношению к изоцианатным группам атомы углерода с молекулярной массой от 92 до 10000 в присутствии воды, гидроксифторалканов в качестве пенообразователя, по меньшей мере, одного соединения, имеющего полярные группы, в качестве растворяющего агента (см. DE 42 25 765 C1, C 08 G 18/08, 16.09.1993 г.).

Задачей изобретения является разработка способа, обеспечивающего беспроблемное изготовление жестких пенополиуретанов за счет повышения растворимости свободного от галоида алканового порообразователя в полиоле при сохранении качественных характеристик пенополиуретанов, получаемых с применением галоидсодержащих алканов.

Поставленная задача решается в способе получения жесткого пенополиуретана взаимодействием полиизоцианата с соединением, имеющим, по меньшей мере, два активных по отношению к изоцианатным группам атома водорода, с молекулярной массой от 92 до 10000, в присутствии воды, растворяющего агента и алкана в качестве порообразователя за счет того, что в качестве растворяющего агента используют диэтилкарбонат или трибутилфосфат, или продукт реакции жирной кислоты таллового масла и 3-диметиламинопропиламина-1 при мольном соотношении 2: 1, или хлорид метилтриоктиламмония в количестве 5 - 6 вес. ч. на 100 вес. ч. соединения, имеющего, по меньшей мере, два активных по отношению к изоцианатным группам атома водорода, а в качестве алкана - циклопентан в количестве 15 - 20 вес.ч. на 100 вес.ч. соединения, имеющего, по меньшей мере, два активных по отношению к изоцианатным группам атома водорода.

В качестве полиизоцианатов применяют известные в химии полиуретанов алифатические, циклоалифатические, аралифатические ароматические и геторциклические полиизоцианаты, например полиизоцианаты формулы
Q(NCO)_n,
где n означает число 2 - 4, предпочтительно 2-3, и
Q означает алифатический углеводородный остаток с 2 - 18, предпочтительно 6 - 10, атомами углерода, циклоалифатический углеводородный остаток с 4 - 15, предпочтительно 5 - 10, атомами углерода, ароматический углеводородный остаток с 6 - 15, предпочтительно 6 - 13, атомами углерода или аралифатический углеводородный остаток с 8 - 15, предпочтительно 8 - 13, атомами углерода.

Как правило, особенно предпочтительны технически легко доступные полиизоцианаты, например 2,4- и 2,6-толуилендиизоцианат, а также любые смеси этих изомеров (ТДИ), полифенилполиметиленполиизоцианаты, которые получаются анилин-формальдегидной конденсацией и последующим фосгенированием (сырой МДИ) и полиизоцианаты, содержащие карбодиимидные группы, уретановые группы, аллофанатные группы, изоцианоуратные группы, группы мочевины или биуретана (модифицированные полиизоцианаты), в частности такие модифицированные полиизоцианаты, которые являются производными 2, 4-и/или 2,6-толуилендиизоцианата или 4,4'- и/или 2,4'-дифенилметандиизоцианата.

Под соединениями, имеющими, по меньшей мере, два активных по отношению к изоцианатным группам атома водорода, с молекулярной массой от 92 до 10000, понимают соединения с аминогруппами, тиольными группами или карбоксильными группами, предпочтительно имеющие гидроксильные группы соединения, в частности соединения с 2 - 8 гидроксильными группами, предпочтительно соединения с молекулярной массой 200 - 1200, особенно предпочтительно 250 - 500, например простые и сложные полиэфиры, по меньшей мере, с двумя, обычно от 2 до 8, предпочтительно от 2 до 6, гидроксильными группами.

В предлагаемом способе можно применять еще стандартные целевые добавки, такие как огнезащитное средство, пластификаторы, катализаторы, стабилизаторы пены, замедлители реакции, поверхностно-активные вещества, регуляторы пористости, наполнители, красители, фунгистатически и бактериостатически активные соединения.

В качестве огнезащитного средства применяют известные огнезащитные средства, предпочтительно жидкие при 20^oC продукты.

В качестве стабилизаторов пены применяют, прежде всего, простые полиэфирсилоксаны, специальные водорастворимые представители. Эти соединения имеют обычно такое строение, что сополимер этиленоксида и пропиленоксида связан с остатком полидиметилсилоксана.

В качестве катализаторов применяют известные из химии полиуретана катализаторы, такие как третичные амины и/или металлорганические соединения.

В качестве замедлителя реакции можно применять, например, вещества с кислой реакцией, такие как соляная кислота, или галогенангидриды органических кислот, в качестве регулятора пористости - парафины или жирные спирты, или диметилполисилоксаны, в качестве наполнителя - сульфат бария, кизельгур, сажи или отмученный мел.

Предлагаемый способ можно проводить известными приемами. В общем работают в области изоцианатного показателя от 100 до 300, предпочтительно от 100 до 130. Вспенивание можно проводить в закрытых формах. При этом реакционную смесь вносят в форму, в качестве материала для формы используют металл, например алюминий, или пластмассу, например эпоксидную смолу. В форме реакционная смесь вспенивается и образует формованное изделие. Вспенивание в форме может при этом проводиться так, чтобы формованное изделие имело на своей поверхности ячеистую структуру.

Однако оно может проводиться и таким образом, чтобы формованное изделие имело компактную пленку и ячеистую сердцевину. В первом случае поступают согласно изобретению таким образом, что вносят в форму столько вспениваемой реакционной смеси, чтобы полученная пена полностью заполняла форму.

В другом случае работают так, что в форму вносят больше вспениваемой смеси, чем это необходимо для заполнения внутреннего пространства формы. Таким образом, в данном случае работают со сверхзагрузкой.

Предлагаемый способ предпочтительно применяют для уплотнения холодильных и морозильных установок.

Само собой разумеется, что пенопласты могут быть получены также вспениванием в процессе блокполимеризации или самим по себе известным двухстадийным способом.

Полученные по изобретению жесткие пенопласты находят применение, например, в строительстве, а также для уплотнения теплофикационных труб и контейнеров.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами.

Примеры
100 г полиольной смеси, состоящей из 95 г функционального простого полигидроксиполиэфира, который является продуктом пропоксилирования сахарозы, пропиленгликоля и воды в качестве стеарата со средним молекулярным весом 850 г/моль и гидроксильным числом 380, 1 г активатора (диметилциклогексиламин), 2 г стабилизатора B 8421^R (фирмы Гольдшмидт АГ), 2 г воды и по 5 г растворяющего агента так долго смешивают с циклопентаном, пока не обозначится разделение фаз. Полученное таким образом количество циклопентана обозначается ниже как граничная концентрация растворимости. В качестве растворяющего агента применяют:
диэтилкарбонат (пример 1)
трибутилфосфат (пример 2)
продукт реакции двух молей жирной кислоты таллового масла и одного
моля З-диметиламинопропиламина-1 (пример 3)
хлорид метилтриоктиламмония (пример 4).

Полученные граничные концентрации приведены в таблице.

Примеры 1 - 4 согласно изобретению четко показывают, что количество растворимого циклопентана в полиольной смеси по отношению к сравнительному примеру может быть увеличено.

Чем выше количество растворимого циклопентана в полиольной смеси, тем выше его доля в газе-вспенивателе полученного жесткого пенопласта и тем ниже его коэффициент теплопроводности.

Реферат

Описывается способ получения жесткого пенополиуретана взаимодействием полиизоцианата с соединением, имеющим, по меньшей мере, два активных по отношению к изоцианатным группам атома водорода, с молекулярной массой от 92 до 10000, в присутствии воды, растворяющего агента и алкана в качестве порообразователя, который заключается в том, что в качестве растворяющего агента используют диэтилкарбонат или трибутилфосфат, или продукт реакции жирной кислоты таллового масла и 3-диметиламинопропиламина-1 при мольном соотношении 2 : 1, или хлорид метилтриоктиламмония в количестве 5 - 6 вес. ч. на 100 вес. ч. соединения, имеющего, по меньшей мере, два алкана - циклопентан в количестве 15 - 20 вес.ч. на 100 вес.ч. соединения, имеющего, по меньшей мере, два активных по отношению к изоцианатным группам атома водорода. Технический результат - разработка способа, обеспечивающего беспроблемное изготовление жестких пенополиуретанов за счет повышения растворимости свободного от галоида алканового порообразователя в полиоле при сохранении качественных характеристик пенополиуретанов, получаемых с применением галоидсодержащих алканов. 1 табл.

Формула