ПРИМЕНЕНИЕ КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКОГО АМИНА В КАЧЕСТВЕ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ДОБАВКИ ДЛЯ ВСПЕНЕННЫХ ПОЛИУРЕТАНОВЫХ КОМПОЗИЦИЙ Российский патент 2008 года по МПК C07F7/10 

Изобретение относится к технологии получения пенополиуретанов.

Известна композиция для получения жесткого пенополиуретана (авт.св. №745909, кл. С08G 18/14, С08L 75/08, 1980, Бюл. №25), которая содержит, мас.ч.:

Простой гидроксилхлорсодержащий полиэфир75-85N'-тетраоксипропилендиамин15-25

Блок-сополимер полиорганосилоксана

и полиоксисилоксана КЭП-21,3-1,8Фтортрихлорметан30-45Вода0,5-1,0Катализатор - n-бензохинон0,5-2,5Полиизоцианат140-160

В известной композиции используют N'-тетраоксипропилендиамин в качестве азотосодержащего катализатора, а блок-сополимер полиорганосилоксана и полиоксисилоксана в качестве поверхностноактивного вещества - пенорегулятора.

Известна гидроксилсодержащая композиция для получения эластичного пенополиуретана (пат. RU №2143442, кл. С08G 18/48, С08L 75/08, 1999, Бюл. №36), которая содержит компоненты, масс.ч.:

Простой олигоэфир с ММ 4500-600070-95Азотсодержащий катализатор N, N, N',N'-тетрагидроксипропиленэтилендиамин1,35-2,0Кремнийорганический пеностабилизатор КЭП-20,005-2,0Вода3,0-4,2Отходы эластичного пенополиуретана5,0-30,0

В известной композиции азотсодержащий катализатор и кремнийорганический пеностабилизатор - два продукта, имеющие разные химические формулы, свойства и назначение.

Известна композиция для получения жесткого пенополуретана (авт.св. №1654316, кл. С08L 75/08, 1991, Бюл. №21), в которой смесь простых полиэфиров смешивают с глицерином, кремнийорганическим пенорегулятором, водой, трихлорфторметаном, трис-(2-хлорэтил)-фосфатом и диметилэтаноламином. Затем гидроксилсодержащий компонент с полиизоцианатом интенсивно смешивают.

В композиции азотсодержащий катализатор, кремнийорганический пеностабилизатор и сшивающий агент являются разными продуктами.

В качестве продукта, выполняющего как минимум две функции азотсодержащего катализатора и кремнийорганического пеностабилизатора, в пенополиуретановых композициях может быть использован кремнийорганический амин

где R и R' - радикалы.

Кроме того, кремнийорганический амин может быть использован вместо сшивающего агента - глицерина, однако полностью заменить глицерин не может.

Кремнийорганический амин получают следующим образом:

1 моль кремнийорганического амина АСОТ-2 (ТУ 6-02-1250-83), КрООТ-1 (пат. RU №223006, кл. С07F 7/10, 2004, Бюл. №16) перемешивают с 4 молями моноглицидилового эфира (бутилглицидилового (БГЭ) или 2 этилгексилглицидилового (Лапроксид 301Г) или другого эфира). Реакцию ведут при перемешивании в течение 10-14 часов. Полученные вещества имеют следующие свойства (таблица 1).

Характеристики кремнийорганических аминов.

Таблица 1№ПоказателиИсходный кремнийорганический амин  АСОТ-2КрООТ-1  БГЭЛ-301ГБГЭЛ-301Г1Внешний видЖидкость желтоватая прозрачная2Плотность, г/см³1,131,161,251,273Вязкость, сПз600-630620-660610-650650-7004Содержание третичного амина,3,12,52,552,15Содержание гидроксильных групп7,576,066,205,156Поверхностное натяжение, мН/м25,125,825,726,6

При использовании кремнийорганического амина заявляемой формулы получен положительный эффект в композициях для получения жесткого эластичного пенополиуретана. Вместо азотсодержащего катализатора и кремнийорганического поверхностно-активного вещества - пеностабилизатора - было использовано одно вещество - кремнийорганический амин.

Отмеченный эффект использования кремнийорганического амина связан с его химическим строением и способностью выполнять многофункциональные действия. Это обусловлено, с одной стороны, способностью гидроксилсодержащих третичных аминов вступать в химическое взаимодействие с изоцианатной группой с образованием уретана или уретановой связи. С другой стороны, поверхностное натяжение, свойственное кремнийорганическому амину, близко для кремнийорганических блок-сополимеров типа КЭП-2 (ТУ 6-02-813-73), Tegostab EP-K-11 и других подобных материалов. Гидроксилсодержащий компонент хорошо смешивается с другими ингредиентами, и смесь стабильна во времени. Гидроксильные группы кремнийорганического амина, хотя и вступают в химическую реакцию сеткообразования жесткого пенополиуретана, однако их количество недостаточное для полной замены гидроксильных групп глицерина, поэтому глицерин может быть заменен только частично. Опыты, приведенные в таблицах 1 и 2, подтверждают вышевысказанные положения о применении кремнийорганического амина формулы

где R и R' - радикалы,

как многофункциональной добавки в гидроксилсодержащий компонент, способствующий пенополиуретанообразованию, позволяющей достичь стабилизирующего действия пенообразования, однородность пены и прочностные показатели пенополиуретана при упрощении состава композиции.

Таблица 2Показатели жесткого пенополиуретана№ПоказателиОпыты  123456  м.ч.м.ч.м.ч.м.ч.м.ч.м.ч.1Полимерполиол Лапрол 5646565656565652Полимерполиол Лапрол 45033333333Глицерин8888884КЭП-21,5-1,5---5Диметилэтаноламин3,03,0----6КОН0,10,10,10,10,10,17Н₂O0,70,70,70,70,70,78Фреон-116666669Кремнийорганический амин 1,03,04,56,11010Полиизоцианат95959595959511Кажущаяся плотность, кг/м³55675671684612Предел прочности при сжатии, МПа0,460,971,040,981,060,4813Удельная ударная вязкость, кг·см/см²0,570,690,630,670,740,52

Таблица 3Показатели эластичного пенополиуретана№ПоказателиОпыты  1234  м.ч.м.ч.м.ч.м.ч.1Полимерполиол Лапрол 5003898989892N,N,N',N'-тетрагидроксипропиленэтилендиамин1,8 1,8-3КЭП-21,51,5--4H₂O3,03,03,03,05Кремнийорганический амин-2,01,33,06Полиизоцианат1001001001007Кажущаяся плотность, кг/м³45-5043-4947-5243-508Предел прочности при растяжении, кПа130-140135-150130-140130-1509Относительное удлинение, %90-10090-11085-10095-11010Относительная остаточная деформация при 50% сжатии, %2-32-33-42-3

Изобретение относится к применению кремнийорганического амина в качестве многофункциональной добавки для полиуретановых композиций. Описывается кремнийорганический амин общей формулы:

или R

R' - насыщенный углеводород С_nН_m (n=2-8). 3 табл.

Применение кремнийорганического амина

a R' - насыщенный углеводород С_nН_m (n=2-8) в качестве многофункциональной добавки для вспененных полиуретановых композиций.