СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОКСИЛСОДЕРЖАЩЕГО КОМПОНЕНТА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛАСТИЧНОГО ФОРМОВАННОГО ПЕНОПОЛИУРЕТАНА Российский патент 1998 года по МПК C08G18/48 C08G18/48 C08G101/00 

Изобретение относится к химии полиуретанов и касается способа получения гидроксилсодержащего компонента для производства эластичного формованного пенополиуретана, который может быть использован, например, в мебельной и автомобильной промышленности.

Известен способ получения гидроксилсодержащего компонента для производства эластичного формованного пенополиуретана путем смешения 100 мас.ч. полиоксиалкиленглицерина с молекулярной массой 4500-6000 и с содержанием первичных гидроксильных групп от 60 до 100 мас. с 2-6 мас.ч. смеси, составленной из 0,2-0,43 мас.ч. кремнийорганического пенорегулятора, 0,35-0,70 мас. ч. азотсодержащего катализатора, целевых добавок в виде 0,66-2,6 мас.ч. N,N,N',N'-тетрагидроксипропиленэтилендиамина и 0,1-2,5 мас.ч. таллового масла, а затем с 3-6 мас.ч. воды /1/. Способ позволяет повысить стабильность компонента по свойствам до 6 мес. Недостатком способа является усложненность компонента по составу, изменение каталитической активности компонента в результате частичной дезактивации азотсодержащего катализатора талловым маслом, содержащим карбоксильную группу.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ получения гидроксилсодержащего компонента для производства эластичного формованного пенополиуретана, путем смешения 100 мас.ч. полиоксипропиленполиоксиэтилентриола с мол. м 4500-6000 с содержанием первичных гидроксильных групп 60-100 мас. и с соотношением оксипропильных и оксиэтильных звеньев 83 87 17 13, с 0,2-2,0 мас.ч. водонерастворимого кремнийорганического пенорегулятора, -низкомолекулярного полисилоксана 0,2-1,0 мас.ч. третичного амина, 0,2-3,5 мас.ч. третичного амина, содержащего гидроксильную группу, и 2,8-5,0 мас. ч. воды в течение времени, достаточного для выравнивания концентрации воды в гидроксилсодержащем компоненте. /2/
Недостатком способа является низкая производительность процесса и неудовлетворительная перерабатываемость компонента при получении формованного пенополиуретанового изделия с объемом более 0,15 м³.

Цель настоящего изобретения состоит в разработке способа, позволяющего интенсифицировать процесс и получить компонент, позволяющий формовать пенополиуретановые изделия большего объема (более 0,15 м³).

Эта цель неожиданно достигается тем, что в известном способе получения гидроксилсодержащего компонента путем смешения полиоксиалкилентриола с кремнийорганическим соединением, третичным амином и водой в качестве полиоксиалкилентриола применяют статистический полиоксипропиленполиоксиэтилентриол с мол. м. 3500-4000 с соотношением оксипропильных и оксиэтильных звеньев (85-95):(15-5) мас. в качестве кремнийорганического соединения применяют гидролитически стабильный водорастворимый кремнийорганический стабилизатор, при этом 100 мас.ч. статистического полиоксипропиленполиоксиэтилентриола с мол. м. 3500-4000 и с соотношением оксипропильных и оксиэтильных звеньев (85-95): (15-5) смешивают при 20-40^oC с 0,8-2,0 мас.ч. гидролитически стабильного водорастворимого кремнийорганического стабилизатора, 0,02-0,25 мас.ч. третичного амина и 3,5-4,8 мас.ч. воды в течение времени достаточного для выравнивания концентрации воды в гидроксилсодержащем компоненте. Заявляемое техническое решение имеет следующие отличия от известного:
использование полиоксиалкилентриола другого состава, строения и молекулярной массы. В изобретении применяют триол с мол.мас. 3500-4000 (в прототипе 4500-6000), с содержанием оксипропильных и оксиэтильных звеньев (85:95): (15-5) в то время как прототипе (83-87):(17-13), т.к. применяют статистик, то содержание первичных гидроксильных групп 0 мас. (в прототипе 60-100 мас. );
использование гидролитически стабильного водорастворимого кремнийорганического стабилизатора (в прототипе применяют водонерастворимые кремнийорганические соединения, не обладающие стабилизирующими свойствами).

Неожиданность решений по изобретению проявляется в следующем:
известно, что полиоксиалкилентриолы статистического типа, т.е. не содержащие оксиэтильные звенья с первичными гидроксильными группами на концах макромолекул, значительно хуже и медленнее совмещаются с водой, чем блочные аналоги. Также известно, что с уменьшением содержания окиси этилена в полиоксиалкилентриолах их совмещаемость с водой уменьшается. Отсюда следует ожидать, что используемый по изобретению триол будет медленнее совмещаться с водой, чем полиол по прототипу.

Поэтому комплексное решение по интенсификации процесса получения гидроксилсодержащего компонента является неожиданным.

Также известно, что технически невозможно получить формованное изделий с объемом более 0,15 м³ на основе гидроксилсодержащего компонента /2/. Компонент по изобретению позволяет это сделать.

В соответствии с изобретением используют ингредиенты:
полиоксипропиленполиоксиэтилентриол с мол.м 3500-4000 с соотношением оксипропильных и оксиэтильных звеньев (85-95):(15-5) мас. получают методом анионной полимеризации окисей пропилена и этилена с использованием в качестве стартового соединения триола, например, глицерина, триметилолпропана. В процессе синтеза окись этилена подают в реактор или одновременно с окисью пропилена или раздельно, но обязательно между порционными загрузками окиси пропилена (в последнюю очередь окись этилена в реактор не подают). Таким образом на конце макромолекул всегда расположены оксипропильные звенья со вторичными гидроксильными группами. Торговыми марками полиоксиалкилентриола, обладающего свойствами, описанными выше, являются лапрол 3603-12, Аркол 1131, гледион FG 3503, полиол FA 717, воранол CP 3322.

гидролитически стабильный водорастворимый кремнийорганический стабилизатор представляет собой блоксополимер поли(диметилсилоксана) и полиоксипропиленполиоксиэтиленмоола. Характеризуется связью S_i-C и стабильной к гидролизу группой на конце цепи полиоксиалкиленмоола.

Примерами являются стабилизаторы КЭП-2А, НИАКС Л680, ДС 190.

третичный амин это соединения, содержащие от одного до четырех атомов третичного аминного азота. Примеры соединений: триэтиламин, триизопропиламин, диметилциклогексиламин, метилдициклогексиламин, тетраметилэтилендиамин, тетраметилпропилпропилендиамин, тетраметилгексаметилендиамин, пентаметилдиэтилентриамин, бис(диметиламиноэтиловый) эфир, N,N-диметиламиноэтилморфолин, диморфолинодиэтиловый эфир, N, N-диметилпиперазин, 1,4-диазабицикло-/2,2,2/-октан, трис (диметиламинопропил) амин, бис (диметиламинопропил) мочевина, 3-диметиламино-N-диметилпропионамид, диметилэтаноламин, диметиламинобутанол, диметиламинодигликоль, метилдиэтаноламин, N,N,N,-триметил-2-гидроксиэтил (этилен) или (пропилен) диамин; N -(3-диметиламинопропил)-N,N-диизопропаноламин; диметиламиноэтил-N -метилэтаноламин; 1,4-бис(2-гидроксипропил)-2-метилпиперазин; N,N,N,N'-тетраизопропанолэтилендиамин; пентаизопропанолдиэтилен или (дипропилен) триамин. Перечисленные третичные амины применяют как таковые, или в виде растворов, например, в дипропиленгликоле, или в виде смесей.

вода, необходимо применять дистиллированную воду, либо паровой конденсат, характеризующийся pH 6,5-9,2 щелочностью не более 300 мг.экв/г и жесткостью не более 50 мг экв/кг.

Для перемешивания ингредиентов гидроксилсодержащего компонента применяют стандартные отечественные реакторы, снабженные перемешивающим устройством, как правило, рамной мешалкой с частотой вращения 30-90 об/мин. Процесс получения компонента заключается в загрузке в реактор ингредиентов и их перемешивании до гомогенного состояния, определяемого моментом достижения равенства концентрации воды в любой точке компонента.

Получаемый по изобретению гидроксилсодержащий компонент представляет собой жидкий продукт со слабо выраженным аммиачным запахом, вязкостью 700-1500 мПа с (20^oC).

Изобретение позволяет интенсифицировать процесс получения компонента. Продолжительность его получения сокращена на 13-60% по сравнению с прототипом.

Примеры 1-6. В таблице 1 приведены составы и свойства гидроксилсодержащего компонента. Все гидроксилсодержащие компоненты получают в реакторе вместимостью 630 л, снабженном рамной мешалкой с частотой вращения 45 об/мин.

В реактор загружают полиоксиалкилентриол, кремнийорганический стабилизатор, третичный амин и воду.

Включают мешалку и перемешивают периодически отбирая пробы сверху и снизу. Определяют концентрацию воды в пробах. При достижении одинаковой концентрации перемешивание прекращают. Отмечают время начала и окончания перемешивания. Данные таблицы показывают, что способ позволяет интенсифицировать процесс получения компонента. Продолжительность смешения снижается на 13-60% по сравнению с прототипом (сравни примеры 2-6 с примером 1). При этом получается компонент не изменяющий свои свойства в течение 12 мес по сравнению с прототипом, срок хранения которого составляет 9 мес.

Примеры 7-8. Гидросодержащие компоненты по примерам 1 и 3 были использованы для получения на их основе крупногабаритных формованных изделий с объемом 2 м ³ по рецептурам, приведенным в табл.2.

Изобретение касается способа получения гидроксилсодержащего компонента, используемого для производства эластичного формованного пенополиуретана, применяемого в мебельной и автомобильной промышленности. Изобретение позволяет интенсифицировать процесс на 13-60% и получить гидроксилсодержащий компонент, позволяющий формовать пенополиуретановые изделия объемом более 0,15 м³ за счет использования статистического полиоксипропиленполиоксиэтилентриола с молекулярной массой 350-4000 с соотношением оксипропильных и оксиэтильных звеньев (85:95):(15-5) мас.%, гидролитически стабильного водорастворимого кременийорганического стабилизатора, представляющего собой блоксополимер поли(диметилсилоксана) и полиоксипропиленполиоксиэтиленмоноола. Гидроксилсодержащий компонент получают путем смещения при 20-40^oC ингредиентов при следующем соотношении: 100 мас.ч. полиоксиалкилентриола, 0,8-2,0 мас.ч. кремнийорганического стабилизатора, 0,02-0,25 мас.ч. третичного амина и 3,5-4,8 мас.ч. воды. 2 табл.

Способ получения гидроксилсодержащего компонента для производства эластичного формованного пенополиуретана путем смешения гидроксилсодержащего соединения с кремнийорганической добавкой, третичным амином и водой в течение времени, достаточного для выравнивания концентрации воды в гидроксилсодержащем компоненте, отличающийся тем, что в качестве гидроксилсодержащего соединения используют полиоксипропиленполиоксиэтилентриол с мол.м. 3500 4000 и с соотношением оксипропильных и оксиэтильных звеньев 85 95 15 5, в качестве кремнийорганической добавки 0,8 2,0 мас.ч. гидролитически стабильного водорастворимого кремнийорганического соединения, третичный амин используют в количестве 0,02 0,25 мас.ч. а воду в количестве 3,5 4,8 мас.ч. и смешение осуществляют при 20 40^oС.