СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОПОЛИУРЕТАНА Российский патент 1994 года по МПК C08G18/18 C08G18/18 C08G101/00 C08G18/22 

Изобретение относится к получению полимерных материалов, в частности к получению пенополиуретанов для изделий теплоизоляционного назначения в холодиль- ной технике и строительной промышленности, для изделий с повышенными прочностными и диэлектрическими характе- ристиками в радиоэлектронике и связи, а также для изделий с переменной толщиной и сложным профилем, в медицине и для товаров народного потребления.

Известен способ получения пенополиуретана взаимодействием гидроксилсодержащего компонента, кремнийорга- нического стабилизатора, вспенивающего агента, каталитической смеси и полиизоцианата.

Каталитическая смесь содержит 1,3,5-три-(N, N-диалкиламиноалкил)-гексагидрот- риазин, 2,4,6-три-(N, N-диалкиламиноалкил)фенол или их аддукты с окисью алкилена и водой и карбоксилат щелочного металла.

Изобретение направлено на получение пенополиуретана с повышенной теплостойкостью и сокращенным циклом формования изделий, сущность которого заключается в следующем: пенополиуретан получают путем взаимодействия гидроксилсодержащего компонента с изоцианатом в присутствии воды, вспенивающего агента, кремнийорганического соединения, огнегасящей добавки и катализатора - олигоэфирного комплекса оксиэтилированной мочевины и соли щелочного металла и карбоновой кислоты, содержащий 1-10 молей окиси этилена на 1 моль мочевины и 0,5-35 мас. % соли щелочного металла и карбоновой кислоты от массы оксиэтилированной мочевины, взятого в количестве 2-8 мас. ч. на 100 мас. ч. гидроксилсодержащего компонента.

В качестве катализатора в способе используют также аминный катализатор в смеси с олигоэфирным комплексом в количестве 15-87,5 мас. % .

В качестве гидроксилсодержащего компонента используют также оксиалкилированную мочевину в смеси с гидроксил- содержащим компонентом в количестве 5-95 мас. % .

Олигоэфирный комплекс представляет собой бесцветную низковязкую жидкость без запаха и легколетучих выделений, легко совмещается с компонентами для получения пенополиуретанов, давая стабильные смеси. Катализатор растворяется в воде, при хранении не расслаивается, возможно длительное хранение без потери качества.

Входящая в состав катализатора оксиэтилированная мочевина имеет гидроксильные концевые группы, которые участвуют в реакции образования полиуретанов.

Способ получения катализатора заключается в смешении (берут 0,5-35 мас. % от оксиэтилированной мочевины) соли щелочного металла и карбоновой кислоты и предварительно обработанной мочевины окисью этилена (на 1 моль мочевины берут 1-10 моль окиси этилена). Процесс обработки мочевины окисью этилена осуществляют под давлением 3-8 атм и температуре 40-90^оС. В зависимости от количества окиси этилена и температуры процесса продолжительность обработки мочевины изменяется от 2 до 15 ч. При присоединении окиси этилена мочевина приобретает свойства комплекса и обладает способностью комплексно связывать соли щелочных металлов.

Пример получения олигоэфирного комплекса.

В реактор емкостью 0,8 л, снабженный быстроходной мешалкой с электрообогревом, загружают 45 г (1 моль) мочевины и 100 г (3 моля) окиси этилена, добавляют 45 г дистиллированной воды. Реактор герметично закрывают и нагревают до 90^оС. При этом давление в реакторе достигает 8 атм. При перемешивании обработка продолжается до полного падения давления в реакторе (4 ч), после чего в реакционную массу загружают ацетат калия в качестве 14,5 г (10% по отношению к оксиэтилированной мочевине). Смесь перемешивают в течение 2 ч при 90^оС, после чего катализатор сушат, Содержание воды, % 0,2 Содержание ОН-групп, % 9-12 Содержание азота, % 4,5-5
Содержание эпоксид- ных групп 0,1
Содержание связан- ного ацетата калия, % 1 0
Получают пенопласты с мелкоячеистой однородной структурой. Пенопласт имеет высокую теплостойкость, прочность на сжатие и растяжение, низкие значения коэф. теплопроводности и высокие диэлектрические показатели при различных циклах формования. Катализатор является неток- сичным продуктом, что уменьшает загазованность воздуха рабочей зоны при переработке.

Согласно изобретению используют следующие компоненты.

Олигоэфирополиолы: Лапрол 564 (ТУ 6-55-221-990-88), Лапрол 503 "Б" (ТУ 6-05-1679-83), Лапрамол 294 (ТУ 6-05-1681-80), Лапрол 3003 (ТУ 6-05-1513). Лапрол 5003-2Б-10 (ТУ 6-05-1513-75), Лапрол 604 (ТУ 6-55-221-1117-90), Лапрол 373 (ТУ 6-05-221-831-85), глицерин (ГОСТ 6824-73), полиэфир П-7 (ТУ 6-05-221-429-80), полиэфир П-509, полиэфир на основе таллового масла, триэтаноламина и адипиновой кислоты (ТУ 6-05-1526-72), оксиэтилированная мочевина и содержанием ОН-групп 7-14% , оксипропилированная мочевина с содержанием ОН-групп 5-10% , вода дистиллированная (ГОСТ 6709-72), или питьевая (ГОСТ 2874-82), трихлорфторметан (Хладон-11) (ТУ 6-02-727-78), дихлордифторэтан (Хладон-123), кремний-органические поверхностно-активные вещества КЭП-2А (ТУ 6-02-1086-77), КЭП-3 КЭП-6, Лапросил 406 (ТУ-55-221-1218-91), Трихлорэтилфосфат (ТУ 6-05-1611-78), Трихлорпропилфосфат (ТУ 0-05-211-876-86).

В примерах 1-6 используют олигоэфирный комплекс оксиэтилированной мочевины и соли щелочного металла и карбоновой кислоты, содержащей 10 молей окиси этилена на 1 моль мочевины и 0,5 мас. % соли щелочного металла от массы оксиэтилированной мочевины. В примерах 7-12 используют олигоэфирный комплекс оксиэтилированной мочевины и соли щелочного металла и карбоновой кислоты, содержащий 1 моль окиси этилена на 1 моль мочевины и 35 мас. % соли щелочного металла и карбоновой кислоты от веса оксиэтилированной мочевины.

П р и м е р 1. Готовят смесь, состоящую из 87 г Лапрола 373, 13 г Лапрамола 294,5 г катализатора - олигоэфирного комплекса оксиэтилированной мочевины и соли щелочного металла карбоновой кислоты, 1,5 г кремнийорганического стабилизатора (Лапросил-406), 20 г вспенивающего агента-Хладона-11 и 2,4 г воды. Смесь тщательно перемешивают и добавляют в нее 160 г поли- изоцианата. Композицию перемешивают в течение 10 с и выливают в форму для вспенивания и отверждения. Свойства полученного пенопласта приведены в таблице.

П р и м е р 2. 80 г оксипропилированной сахарозы, 15 г Лапрола 373, 5 г Лапрамола 294 смешивают с 5 г олигоэфирного комплекса оксиэтилированной мочевины и соли щелочного металла карбоновой кислоты. Затем в смесь добавляют 3 г воды и 20 г Хладона-11. Все перемешивают и добавляют в смесь 155 г полиизоцианата. Полученную композицию перемешивают в течение 10 с и выливают в форму для вспенивания и отверждения. Свойства полученных пенопластов приведены в таблице.

П р и м е р 3. 100 г Лапрола-604 смешивают с 4,5 г олигоэфирного комплекса оксиэтилированной мочевины и соли щелочного металла и карбоновой кислоты. Затем в смесь добавляют 1,5 г ПАВ, 20 г Хладона-11,3 г воды. Все тщательно перемешивают и добавляют 165 г полиизоцианата. Композицию перемешивают в течение 12 с, затем выливают в форму для вспенивания и отверждения. Свойства полученного пенопласта приведены в таблице.

П р и м е р 4. 85 г Лапрола-373 и 15 г Лапрамола-294 смешивают с 6 г олигоэфирного комплекса оксиэтилированной мочевины и соли щелочного металла карбоновой кислоты, 1,5 г ПАВ и 40 г Хладона-123. Все перемешивают и добавляют 150 г полиизоцианата. Композицию тщательно перемешивают в течение 10 с и выливают в форму для вспенивания и отверждения. Свойства полученного пенопласта приведены в таблице.

П р и м е р 5. Готовят смесь из 85 г Лапрола-273, 15 г Лапрамола-294, 8 г олигоэфирного комплекса оксиэтилированной мочевины и соли щелочного металла и карбоновой кислоты, 1,4 г Лапроксила-406, 20 г Хладона-11, 2,6 г воды, 20 г трихлорэтилфосфата. Все тщательно перемешивают и к полученной смеси добавляют 145 г полиизо- цианата. Полученную композицию выливают в форму для вспенивания и отверждения.

Свойства пенопласта приведены в таблице.

П р и м е р 6. Готовят смесь при перемешивании из 60 г сложного полиэфира П-7, 40 г Лапрола-373, 25 г трихлорэтилфосфата, 6,5 г олигоэфирного комплекса оксиэтилированной мочевины и соли щелочного металла карбоновой кислоты, 1,5 г ПАВ КЭП-2А, 20 г Хладона-11, 1 г воды. Композицию тщательно перемешивают и добавляют к ней 250 г полиизоцианата.

Композицию тщательно перемешивают в течение 10 с и выливают в форму для вспенивания и отверждения. Свойства полученного пенопласта приведены в таблице.

П р и м е р 7. Готовят смесь из 50 г сложного полиэфира на основе триэтаноламина, таллового масла и адипиновой кислоты, 50 г оксипропилированного глицерина, 2 г олигоэфирного комплекса оксиэтилированной мочевины и соли щелочного металла карбоновой кислоты, 1,2 г КЭП-2А, 20 г Хладона-11, 15 г трихлорэтилфосфита. Композицию тщательно перемешивают и добавляют к ней 125 г полиизоцианата. Затем снова все перемешивают в течение 10 с и выливают в форму для вспенивания и отверждения. Свойства полученного пенопласта приведены в таблице.

П р и м е р 8. Готовят при перемешивании смесь из 27,3 г Лапрола 3003-2-6 63,9 г Лапрола - 564, 8,8 г глицерина, 4,3 олигоэфирного комплекса оксиэтилированной мочевины и щелочного металла карбоновой кислоты, 1,2 г КЭП-3, 19 г воды. Все тщательно перемешивают и в полученную композицию добавляют 174 г полиизоцианата. Затем снова композицию перемешивают в течение 10 с и выливают в форму для вспенивания и отверждения. Свойства полученного пенопласта приведены в таблице.

П р и м е р 9. К смеси состоящей из 8,7 г Лапрола-503Б, 7 г Лапрамола-294, и 6 г Лапрола-5003-2Б добавляют 4 г олигоэфирного комплекса оксиэтилированной мочевины и соли щелочного металла и карбоновой кислоты, 3 г диметилэтаноламина, 1 г ПАВ Лапросила-406, 0,3 г дистил. воды, перемешивают, добавляют 130 г полиизоцианата, перемешивают 10 с и выливают в форму для вспенивания и отверждения. Время выдержки 3 мин. Свойства полученного пенопласта приведены в таблице.

П р и м е р 10. К смеси, состоящей из 5 г оксиэтилированной мочевины и 95 г Лапрола-373, добавляют 4,5 г олигоэфирного комплекса, 1,3 г ПАВ Лапросил-406, 2,6г воды, 20 г Хладона-11, все перемешивают. К полученной композиции добавляют 140 г полиизоцианата, перемешивают, выливают в форму для вспенивания. Свойства полученного пенопласта приведены в таблице.

П р и м е р 11. К смеси, состоящей из 95 г оксипропилированной мочевины и 5 г Лапрола-373, добавляют 5 г олигоэфирного комплекса, 19 г диметилэтаноламина, 2,5 г ПАВ Лапросила-406, 3 г воды, 20 г Хладона-11 все перемешивают. К полученной композиции добавляют 140 г полиизоцианата, перемешивают и выливают в форму для вспенивания. Свойства полученного пенопласта приведены в таблице.

П р и м е р 12. К смеси, состоящей из 95 г оксиэтилированной мочевины и 5 г Лапрола-503 Б, добавляют 0,76 г олигоэфирного комплекса и 5,3 г диметилэтаноламина, 2,5 г ПАВ Лапросила-406, 3 г воды, 18 г Хладона-11, все перемешивают. К полученной композиции добавляют 140 г полиизоцианата, перемешивают и выливают в форму для вспенивания. Свойства полученного пенопласта приведены в таблице.

П р и м е р 13. Готовят смесь из 85 г Лапрола-383, 15 г Лапромола-294, 6,5 г олигоэфирного комплекса оксиэтилированной мочевины и соли щелочного металла и карбоновой кислоты и 1,2 г диметилэтаноламина, 1,4 г Лапросила 406,20 г Хладона-11, 2,6 г воды, 20 г трихлорэтилфосфата. Добавляют 145 г полиизоцианата. Композицию выливают в форму для вспенивания и отверждения.

П р и м е р 14. К смеси, состоящей из 95 г оксипропилированной мочевины и 5 г Лапрола-373, добавляют 2 г олигоэфирного комплекса, 14 г диметилэтаноламид 2,5 г Лапросила-406, 3 г воды, 20 г Хладона-11, добавляют 145 г полиизоцианата, все перемешивают и помещают в форму для вспенивания.

(56) Заявка Франции N 2307003, кл. С 08 G 18/18, 1976.

Использование: получение изделий теплоизоляционного назначения в холодильной технике и строительной промышленности, изделий с высокими прочностными и диэлектрическими характеристиками, изделий с переменной толщиной и сложным профилем. Сущность изобретения: смешивают гидроксилсодержащий компонент с полиизоцианатом в присутствии вспенивающего агента, кремнийорганического стабилизатора и олигоэфирного комплекса оксиэтилированной мочевины и соли щелочного металла и карбоновой кислоты в качестве катализатора. Олигоэфирный комплекс вводят в количестве 2 - 8 мас. ч. на 100 мас. ч. гидроксилсодержащего компонента. Получают пенополиуретаны с теплостойкостью по ВИКА 105 - 208С. 3 з. п. ф-лы, 1 табл.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОПОЛИУРЕТАНА путем взаимодействия гидроксилсодержащего компонента с полиизоцианатом в присутствии катализатора, вспенивающего агента и кремнийорганического соединения, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют олигоэфирный комплекс оксиэтилированной мочевины, содержащей 1 - 10 моль окиси этилена на 1 моль мочевины, и соли щелочного металла и карбоновой кислоты, взятой в количестве 0,5 - 35% от массы оксиэтилированной мочевины, взятый в количестве 2 - 8 мас. ч. на 100 мас. ч. гидроксилсодержащего компонента. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют аминный катализатор в смеси с олигоэфирным комплексом оксиэтилированной мочевины и соли щелочного металла и карбоновой кислоты в количестве 15 - 87,5 мас. % . 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве гидроксилсодержащего компонента используют оксиалкилированную мочевину в смеси с полиэфирполиолом, взятую в количестве 5 - 95 мас. % . 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно вводят огнегасящую добавку в количестве 15 - 20 мас. ч. на 100 мас. ч. гидроксилсодержащего компонента.