КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НАПЫЛЯЕМЫХ ЖЕСТКИХ ПЕНОПОЛИУРЕТАНОВ Российский патент 2009 года по МПК C08G18/18 C08G18/48 C08G101/00 C09K3/10 

Изобретение относится к химии напыляемых жестких пенополиуретанов (ППУ) тепло- и гидроизоляционного назначения.

Использование в промышленности жестких ППУ, получаемых методом напыления, позволяет получать бесшовное тепло- и гидроизоляционное покрытие любой толщины на вертикальных или горизонтальных поверхностях, широко применяемое для герметизации строительных конструкций (кровли, стен, полов промышленных и жилых зданий), для обустройства холодильных камер, для теплоизоляции трубопроводов, емкостей и других объектов с разными температурными режимами эксплуатации.

Напыляемые системы характеризуются быстрым стартом и коротким промежутком времени, за которое система теряет текучесть. Такая кинетика реакции в сочетании с хорошей адгезией не позволяет пене стекать даже с вертикальных поверхностей.

Известен жесткий пенополиуретан напыляемого типа ППУ 308Н (Попова В.В. Материалы для теплоизоляционных и гидроизоляционных работ. М.: Высшая школа. - 1988. - 151 с.), состоящий из 2-х компонентов А и Б.

Компонент А содержит, мас.ч.:

Лапромол 294 (гидроксилсодержащее соединение)100Трихлорэтилфосфат (антипирен)45Хладон-11 (вспенивающий агент)45Продукт КЭП-2 (эмульгатор)2

Компонент Б содержит полиизоцианат в количестве 200...220 мас.ч.

Известна композиция для производства напыляемого ППУ по патенту SU 1812187 А1 от 30.04.93 г., МПК C08G 18/32. «Композиция для получения жесткого напыляемого пенополиуретана», включающая следующие компоненты, мас.ч.:

Кубовый остаток производства тетрагидро- фурилового спирта40-50Оксипропилированный ксилит7-13Оксипропилированный этилендиамин10-16N,N-диметилциклогексиламин2,5-3,0Поверхностно-активное вещество0,7-1,1Вода1,0-1,5Фреон-114-8Трихлорэтилфосфат15-24Полиизоцианат108-137

Известные композиции обладают низким временем старта (˜4-6 с), достаточным для получения качественного ППУ-покрытия методом напыления, однако их общим недостатком является использование в качестве вспенивающего агента озоноразрушающих хлорфторалканов.

Наиболее близкой к заявляемой композиции по составу и технической сущности является вспенивающая композиция по патенту RU 2010808 от 15.04.1994 г., МПК C08G 18/18, C08G 101/00 на изобретение «Композиция для получения жесткого пенополиуретана», состоящая из следующих компонентов, мас.ч:

Простой полиэфир на основе окиси пропилена (Лапрол)74-76Оксипропилэтилендиамин (Лапромол 294)24-26Катализатор (диметилэтаноламин)1,0-1,5Пенорегулятор (КЭП-2)0,9-1,1Вода2,3-2,8Трихлорфторметан19-21Полиизоцианат160-170

Указанный жесткий ППУ обладает низкой плотностью, длительным временем старта, что приводит к стеканию вспенивающей массы с вертикальных поверхностей и не обеспечивает получение ровного и однородного слоя пены после затвердевания, что также существенно ограничивает области применения конечного ППУ.

Технической задачей, решаемой в рамках настоящего изобретения, является создание экологически безопасной огнестойкой композиции для получения напыляемых жестких пенополиуретанов, обладающих низким временем старта, высокой плотностью и прочностью.

Решение указанной выше задачи достигается за счет того, что композиция для получения напыляемых жестких пенополиуретанов, включающая гидроксилсодержащее соединение - оксипропилэтилендиамин и простой эфир на основе окиси пропилена, катализатор - диметилэтаноламин, вспенивающий агент - воду, пенорегулятор и полиизоцианат, содержит в качестве пенорегулятора поверхностно-активное вещество на основе оксиалкиленметилсилоксановых блоксополимеров, кроме того, дополнительно содержит антипирен трихлорэтилфосфат и комплексный катализатор - октоат олова, натрий уксуснокислый, триэтаноламин и раствор каталитически активных солей в гликолях, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Оксипропилэтилендиамин1,5-3,5Простой полиэфир на основе окиси пропилена1,0-3,0Диметилэтаноламин5-13Вода3-13Поверхностно-активное вещество на основе оксиалкиленметилсилоксановых блоксополимеров0,5-2,0Трихлорэтилфосфат25-35Октоат олова0,1-1,0Натрий уксуснокислый3-8Триэтаноламин2-6Раствор каталитически активных солей в гликолях5-12Полиизоцианат5-40

В соответствии с изобретением используются следующие компоненты.

В качестве гидроксилсодержащих соединений применяются полиэфирполиолы: оксипропилэтилендиамин - продукт взаимодействия окиси пропилена с водным раствором этилендиамина, обладающий гидроксильным числом в пределах 729-800 мг КОН/г и динамической вязкостью при температуре 50°С в пределах 1500-2000 мПа·с - Лапромол 294 (ТУ 226-010-10488057-94) и простой полиэфир на основе окиси пропилена, например Лапрол 502М (ТУ 2226-012-05766801-93) или Лапрол 402-2-100 (ТУ 2226-013-10488057-94).

Для стабилизации ячеистой структуры в процессе вспенивания используется пенорегулятор - поверхностно-активное вещество на основе оксиалкиленметилсилоксановых блоксополимеров - Пента 483 (ТУ 2483-026-40245042-2004).

Использование воды в качестве химического вспенивающего агента, пригодного для целей настоящего изобретения, является наиболее подходящим и экологически безопасным компонентом, обеспечивающим процесс образования полиуретановой пены. Вода (любого ГОСТа) взаимодействует с изоцианатными группами в соответствии с реакцией между NCO и Н₂О, в результате которой высвобождается диоксид углерода, вызывающий вспенивание.

Для обеспечения оптимального времени старта и скорости сшивания (отверждения) в реакции вспенивания в состав композиции по предлагаемому изобретению вводится ряд каталитических добавок: диметилэтаноламин (ТУ 6-02-1086-91), триэтаноламин чистый (ТУ 6-09-2448-91) или технический (6-02-916-79), натрий уксуснокислый (ГОСТ 199-78), а также октоат олова - катализатор 230-19 (ТУ 6-02-539-75) и раствор каталитически активных солей в гликолях - катализатор компонента А марки «Изуран 3040» (ТУ 2422-002-502-62248-2001).

Для придания жестким пенополиуретанам теплоизоляционного назначения, получаемым на основе заявляемой композиции, огнестойких свойств в состав композиции по предлагаемому изобретению вводится антипирен (огнегасящая добавка) - трихлорэтилфосфат (ТХЭФ) (ТУ 2493-319-05763441-2000), представляющий собой полный эфир ортофосфорной кислоты и этиленхлоргидрина, также обладающий пластифицирующими функциями.

В качестве полиизоцианата используется ароматический полиизоцианат по ТУ 113-03-38-106-90 - полимерный 4,4'-дифенилметан-диизоцианат (МДИ) или импортные аналоги, применяемые в производстве жестких пенополиуретанов в качестве компонента Б.

Заявляемая композиция для получения напыляемого пенополиуретана состоит из компонентов А и Б-полиизоцианата, а также каталитической смеси.

Компонент А готовят отдельно путем смешения последовательно вводимых гидроксилсодержащих соединений: Лапромола 294, Лапрола 502 и модифицирующих добавок: ТХЭФ, Пента 483 в реакторе при атмосферном давлении без использования обогрева в течение 30 минут. Таким же способом получают каталитическую смесь: октоат олова, натрий уксуснокислый, триэтаноламин, диэтаноламин, катализатор «Изуран 3040» и вода. Порядок смешения указанных соединений с точки зрения конечных свойств композиции не имеет значения.

Дальнейшая переработка осуществляется посредством смешения компонентов А, Б и каталитической смеси в агрегате напыления. Приведённые композиции напылялись при соотношениях компонента А к каталитической смеси 100:8, а также их смеси с компонентом Б, равном 1:1,3.

Заявляемые пределы соотношений между компонентами композиции определены экспериментальным путем и являются оптимальными с точки зрения получения композиции, пригодной для создания напыляемого жёсткого пенополиуретанового изделия теплогидроизоляционного назначения, обладающего превосходными эксплуатационными характеристиками.

Техническая сущность предлагаемого изобретения иллюстрируется нижеприведёнными экспериментальными данными.

В табл.1 приведены рецептуры композиций, а в табл.2 - свойства жёстких пенополиуретанов, полученных на основе предлагаемых композиций, в сравнении с прототипом.

Согласно приведенным в таблицах данным очевидно, что изобретение (примеры 1-3) позволяет существенно сократить время старта, и по показателю плотности получаемого на основе заявляемой композиции напыляемого пенополиуретана композиция по изобретению превосходит известный состав, т.е. предлагаемое изобретение решает поставленную задачу.

Таким образом, заявляемая экологически безопасная и трудногорючая композиция для получения напыляемого жесткого пенополиуретана позволяет обеспечить получение высоких прочностных показателей (прочность на сжатие), плотности конечного жесткого пенопласта и времени старта, достаточного для формирования качественного вспененного изделия с равномерной плотностью в объеме и хорошей внешней поверхностью.

Таблица 1Компоненты композицииСодержание компонентов в составеПрототип, мас.ч.Примеры конкретного выполнения (мас.%)123Оксипропилэтилендиамин24-263,52,51,5Простой эфир на основе окиси пропилена74-761,02,03,0Диметилэтаноламин1,0-1,55,08,511Трихлорэтилфосфат-263030Поверхностно-активное вещество на основе оксиалкиленметилсилоксановых блоксополимеров-2,01,50,5Пенорегулятор КЭП-20,9-1,1---Вода2,3-2,87513Трихлорфторметан19-21---Октоат олова-1,00,51,0Натрий уксунокислый-8,05,03,0Триэтаноламин-2,04,06,0Раствор каталитически активных солей в гликолях-10,08,05,0Полиизоцианат160-17034,533,026,0

Таблица 2Свойства жестких напыляемых пенополиуретановых изделийПрототипСоставы из табл.1, по примерам123Плотность, кг/м³25-31545865Время старта, с15-25324Прочность на сжатие при температуре 23°С, МПа-0,510,580,62

Изобретение относится к композиции для получения напыляемых жестких пенополиуретанов тепло- и гидроизоляционного назначения, например, для герметизации строительных конструкций (кровли, стен и полов), для обустройства холодильных камер, для теплоизоляции трубопроводов и т.п. Композиция включает, при определенном массовом соотношении, следующие компоненты: гидроксилсодержащее соединение - оксипропилэтилендиамин и простой эфир на основе окиси пропилена, катализатор - диметилэтаноламин, вспенивающий агент - вода, пенорегулятор - поверхностно-активное вещество на основе оксиалкиленметилсилоксановых блоксополимеров и полиизоцианат, а также, дополнительно, антипирен - трихлорэтилфосфат, комплексный катализатор - октоат олова, натрий уксуснокислый, триэтаноламин и раствор каталитически активных солей в гликолях. Данная экологически безопасная огнестойкая композиция позволяет обеспечить получение высоких прочностных показателей (прочность на сжатие), плотности конечного жесткого пенопласта и времени старта, достаточного для формирования качественного вспененного изделия с равномерной плотностью в объеме и хорошей внешней поверхностью. 2 табл.

Композиция для получения напыляемых жестких пенополиуретанов, включающая гидроксилсодержащее соединение - оксипропилэтилендиамин и простой эфир на основе окиси пропилена, катализатор - диметилэтаноламин, вспенивающий агент - воду, пенорегулятор и полиизоцианат, отличающаяся тем, что композиция содержит в качестве пенорегулятора поверхностно-активное вещество на основе оксиалкиленметилсилоксановых блоксополимеров, кроме того, дополнительно содержит антипирен - трихлорэтилфосфат и комплексный катализатор - октоат олова, натрий уксусно-кислый, триэтаноламин и раствор каталитически активных солей в гликолях при следующем соотношении компонентов, мас.%:

оксипропилэтилендиамин1,5-3,5простой эфир на основе окиси пропилена1,0-3,0диметилэтаноламин5-13вода3-13поверхностно-активное вещество на основе оксиалкиленметилсилоксановых блоксополимеров0,5-2,0трихлорэтилфосфат25-35октоат олова0,1-1,0натрий уксусно-кислый3-8триэтаноламин2-6раствор каталитически активных солей в гликолях5-12полиизоцианат25-40