СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОМАТЕРИАЛОВ Российский патент 2024 года по МПК C08G18/08 C08G18/58 C08J9/00 

Предлагаемое изобретение относится к области технологий изготовления пеноматериалов и может быть использовано при изготовлении пенопластов на основе полимерных композиций.

Из уровня техники известен способ получения высокопрочных и термостойких пенопластов (патент РФ №2772385, МПК C08J 9/10, публ. 17.01.2020 г.), согласно которому осуществляют смешение органической смолы с твердой эпоксидной смесью (высокомолекулярной эпоксидно-диановой смолой с молекулярной массой 1600, 3500 и 5000 и с содержанием эпоксидных групп 6%, 3% или 1% соответственно с газообразующим агентом (2,2-азобисизобутиронитрила).

К недостаткам аналога относится то, что получаемый высокопрочный и термостойкий пенопласт с использованием известного способа обладает сравнительно невысокой механической прочностью и ударной вязкостью.

Известен в качестве прототипа из патента РФ №2604841, МПК C08J 9/14, публ. 10.12.2016 г. способ получения термостойких пенопластов из полиизоцианатов и полиэпоксидов путем взаимодействия органического полиизоцианата с, по меньшей мере, одним, имеющим по меньшей мере 2 эпоксидные группы, органическим соединением в таком количестве, которое соответствует эквивалентному отношению изоцианатных групп к эпоксидным группам, равном от 1,2:1 и до 500:1, в присутствии вспомогательных веществ и добавок.

К недостаткам прототипа относится то, что получаемый термостойкий пенопласт с использованием известного способа также обладает сравнительно невысокой механической прочностью и ударной вязкостью.

Актуальность решаемой проблемы основана на имеющихся в данной области трудностях получения пеноматериалов, характеризующихся высокими физико-механическими прочностью и ударной вязкостью одновременно, поскольку, заливочные полиуретаны отечественных марок, например ППУ-307, ПУ-101, ЭТ-1, представляющие собой жесткие материалы с замкнутой мелкоячеистой структурой, обладают сравнительно невысокими показателями ударной вязкости, за счет использования низкомолекулярного изоцианата, что приводит к появлению хрупких звеньев в готовом материале, следствием чего является значительное охрупчивание и потеря работоспособности пеноматериалов при хранении и эксплуатации.

Задачей авторов изобретения является разработка эффективного способа получения пеноматериалов, характеризующихся повышенной ударной вязкостью.

Технический результат, обеспечиваемый при использовании предлагаемого способа заключается в обеспечении повышения механической прочности готового материала за счет повышения ударной вязкости.

Указанные задача и технический результат обеспечиваются тем, что в отличие от известного способа, включающего приготовление смеси из первого реагента на основе гидроксилсодержащего вещества и технологических вспомогательных добавок для формирования и отверждения пенистой структуры пеноматериала и второго реагента на основе раствора олигомерного изоцианата в простом низкомолекулярном изоцианате, с последующим отверждением и нагревом формуемой композиции, согласно предлагаемому способу в качестве второго реагента используют смесь на основе раствора олигомерного изоцианата в простом низкомолекулярном изоцианате с дополнительным введением в раствор изоцианатов простого высокомолекулярного изоцианата при нагреве до получения однородного раствора с последующим его охлаждением до температуры не ниже температуры фазового перехода, все компоненты берут из расчета равенства суммарного паспортного количества изоцианатных групп компонентов второго реагента суммарному паспортному количеству гидроксильных групп первого реагента с последующим смешением первого реагента и охлажденного второго реагента и последующим формованием при вспенивании и отверждении в ограничительной форме композиции, пеноматериала при температуре не превышающей температуру деструкции всех взаимодействующих компонентов.

Заявляемый способ поясняется следующим образом.

Изготовление готового материала, обладающего повышенной ударной вязкостью, как это показали экспериментальные исследования, возможно при замене низкомолекулярного дифенилметандиизоцианата на диэтиленгликольуретан, обладающего более высокой молекулярной массой, при сохранении высоких показателей механической прочности.

Процесс получения пеноматериала по заявляемому способу заключается в следующем. Первоначально готовят смесь из первого реагента на основе гидроксилсодержащего вещества и технологических вспомогательных добавок для формирования и отверждения пенистой структуры пеноматериала. В качестве второго реагента используют смесь на основе раствора олигомерного изоцианата в простом низкомолекулярном изоцианате с дополнительным введением в раствор изоцианатов простого высокомолекулярного изоцианата.

Второй реагент готовят при нагревании до получения однородного раствора с последующим его охлаждением до температуры не ниже температуры фазового перехода. Все компоненты берут из расчета равенства суммарного паспортного количества изоцианатных групп компонентов второго реагента суммарному паспортному количеству гидроксильных групп первого реагента с последующим смешением первого реагента и охлажденного второго реагента. Смешение первого и второго реагента ведут после охлаждения смеси второго реагента. После смешения композицию помещают в ограничительную форму и проводят формование при вспенивании и отверждении в ограничительной форме композиции пеноматериала при температуре, не превышающей температуру деструкции всех взаимодействующих компонентов.

Такой порядок введения во взаимодействие первого и второю реагента способствует получению готового материала - пеноматериала с заданным уровнем физико-механических свойств, приведенных в таблице 1.

Таким образом, при использовании предлагаемого способа обеспечивается более высокий по сравнению с прототипом результат - обеспечение повышения механической прочности готового материала за счет повышения ударной вязкости не менее, чем на 50%.

Возможность промышленной реализации предлагаемого способа подтверждается следующим примером конкретного исполнения.

Пример 1. В лабораторных условиях заявляемый способ реализован следующим образом.

В таблице 2 приведена рецептура модифицированного пенополиуретана.

Получение модифицированного пенополиуретана

1. Подготовка реакционных смесей

Подготовка первой смеси осуществляется смешением навесок компонентов: Лапрол 805Б, Лапрамол 294, пенорегулятор КЭП-2А согласно таблице 2 до однородной массы;

Для приготовления второй смеси в навеску полиизоцианата (полиизоцианат представляет собой раствора олигомерного изоцианата в простом низкомолекулярном изоцианате - дифенилметандиизоцианате) вводится расплавленный ДГУ, смесь выдерживается на глицериновой бане при периодическом перемешивании при температуре от 70°С до 100°С в течение (45-50) минут до получения однородной прозрачной композиции. Полученная смесь 2 охлаждается до температуры (25-27)°С.

2. Приготовление пенополиуретановой композиции

Приготовление пенополиуретановой композиции осуществляется путем смешения первой и второй смеси на электромешалке со скоростью 1500 об мин в течение 30-40 секунд.

3. Заполнение композицией ограничительной формы

Предварительно разогретая до температуры (45-50)°С ограничительная форма устанавливается на весы. Расчетное количество полученной композиции вливается в ограничительную форму. Ограничительная форма закрывается. Форма помешается на отверждение в термошкаф, нагретый до 60°С.

Дренажные отверстия перекрываются при появлении в них пенополиуретановой композиции.

4. Отверждение пенополиуретана

Режим отверждения пенополиуретана приведен в таблице 3.

Подъем температуры осуществляется со скоростью (20-25)°С в час. После отверждения пенопласта форма разбирается и из нее извлекается заготовка. Определяется кажущаяся плотность пеноматериала. Затем из заготовки вырезаются образцы для определения ударной вязкости.

Как показали проведенные экспериментальные исследования, предлагаемый способ обеспечивает получение пеноматериала с повышенными физико-механическими свойствами (таблица 4).

Изобретение относится к области технологий изготовления пеноматериалов и может быть использовано при изготовлении пенопластов на основе полимерных композиций.

Способ получения пеноматериалов заключается в получении смеси из первого реагента на основе смеси гидроксилсодержащих веществ и технологических вспомогательных добавок и второго реагент на основе раствора олигомерного изоцианата в низкомолекулярном изоцианате. Смесь гидроксилсодержащих веществ представляет собой смесь Лапрола 805Б и Лапрамола 294. Второй реагент дополнительно включает изоцианат с более высокой молекулярной массой, чем у низкомолекулярного изоцианата, и представляет собой диэтиленгликольуретан. Все компоненты берут из расчета равенства суммарного паспортного количества изоцианатных групп компонентов второго реагента суммарному паспортному количеству гидроксильных групп первого реагента. Затем, смешивают первый реагент с охлажденным вторым реагентом и формуют при вспенивании и отверждают в ограничительной форме. Причем, процесс проводят при температуре, не превышающей температуру деструкции всех взаимодействующих компонентов. Предложенное изобретение позволяет повысить механическую прочность готового материала за счет повышения ударной вязкости. 4 табл., 1 пр.

Способ получения пеноматериалов, включающий приготовление смеси из первого реагента на основе смеси гидроксилсодержащих веществ и технологических вспомогательных добавок для формования и отверждения пенистой структуры пеноматериала и второго реагента на основе раствора олигомерного изоцианата в низкомолекулярном изоцианате, представляющем собой дифенилметандиизоцианат с последующим отверждением и нагревом формуемой композиции, отличающийся тем, что смесь гидроксилсодержащих веществ представляет собой смесь Лапрола 805Б и Лапрамола 294, второй реагент дополнительно включает изоцианат с более высокой молекулярной массой, чем у низкомолекулярного изоцианата, и представляет собой диэтиленгликольуретан, при этом второй реагент нагревают до получения однородного раствора с последующим его охлаждением до температуры, не ниже температуры фазового перехода второго реагента, причем, все компоненты берут из расчета равенства суммарного паспортного количества изоцианатных групп компонентов второго реагента суммарному паспортному количеству гидроксильных групп первого реагента, с последующим смешением первого реагента с охлажденным вторым реагентом и формованием при вспенивании и отверждении в ограничительной форме композиции пеноматериала при температуре, не превышающей температуру деструкции всех взаимодействующих компонентов.