Вспененный полиуретан Российский патент 2024 года по МПК C08G18/42 C08G18/46 C08G18/60 C08G18/76 C08G101/00 

Изобретение может быть использовано в строительстве, в частности для изготовления теплоизоляционных пластин для внутренней отделки помещения.

Известна композиция для получения жестких пенополиуретанов теплоизоляционного назначения [патент на изобретение RU 2579576 С2, МПК С08G 18/48, С08G 18/68, С08G 18/32, С08G 18/18, С08G 101/00, опубл. 10.04.2016 в Бюл. №10, заявка №2013157793/05 от 26.12.2013] на основе смеси простых и сложных полиэфирполиолов, катализаторов, вспенивающего агента, антипирена, пенорегулятора, воды, мономерной добавки и полиизоцианатного компонента.

Недостатками композиции являются использование большого количества гидроксилсодержащих компонентов и худшие теплоизоляционные свойства.

Известны композиции жестких полиуретановых или уретан-модифицированных полиизоциануратных пен [патент на изобретение RU 2195467 C2, МПК С08G 18/50, С08J 9/14, C08G 100/00, опубл. 27.12.2002 в Бюл. №36, заявка №99101072/04 от 30.05.1997], где предусматривается стадия взаимодействия органической полиизоцианатной композиции с полифункциональной изоцианат-реакционной композицией в присутствии углеводородного вспенивающего агента.

Недостатком является необходимость использования дополнительного углеводородного вспенивающего агента.

Известны пенополиуретаны на основе сложных полиэфирполиолов, полученных из смеси вторичного полиэтилентерефталата, глицерина и хлопкового масла [см. Худойбердиев А.И. Сложные полиэфирполиолы из вторичного полиэтилентерефталата как перспективное сырье для жестких пенополиуретанов [Текст] / А.И. Худойбердиев [и др.]. // Технические науки. – 2021. – №8].

Недостатком является получение только жестких полиуретанов, а также малая атмосферостойкость на основе данного полиэфирполиола.

Известен способ получения гибкого пенополиуретана [патент на изобретение RU 2376321 С1, МПК C08G 18/10, C08G 18/48, C08J 9/02, C08J 9/12, C08G 101/00, опубл. 20.12.2009 в Бюл. №35, заявка №2006143757/04 от 12.05.2005]. Пенополиуретан получают смешиванием форполимера с пенообразующими ингредиентами, содержащими, по меньшей мере, один многофункциональный изоцианат и воду, которые взаимодействуют с выделением диоксида углерода.

Недостатком полученных образцов гибких пенополиуретанов является их относительно высокая плотность для вспененных теплоизоляционных материалов, что приводит к большой массе теплоизоляционного материала и утяжелению утепляемых конструкций.

В качестве образцов сравнения выступают жесткие пенополиуретаны, модифицированные кремнийорганическим олигомером [см. Сигитова Г.П. Пенопласт как теплоизоляционный материал на основе жесткого пенополиуретана модифицированного полиоргансилаксаном [Текст] / Г.П. Сигитова // Международный студенческий научный вестник. – 2017. – №6].

Недостаток данных пенополиуретанов заключается в том, что у предлагаемых полиуретанов коэффициент теплопроводности выше, что приводит к плохой теплоизоляции.

Технический результат изобретения заключается в создании вспененных полиуретанов с улучшенными теплоизоляционными свойствами, используя в качестве гидроксилсодержащего компонента олигоэфирамид, полученный на основе продуктов химической переработки отходов полиэтилентерефталата.

Технический результат достигается тем, что вспененный полиуретан включает в себя олигоэфирамид на основе диамида терефталевой кислоты, глицерин, триэтаноламин, полиакрилат натрия, воду и метилендифенилдиизоцианат при следующем соотношении компонентов, масс.ч.:

олигоэфирамид на основе диамида

терефталевой кислоты 100,0 глицерин 12,0 триэтаноламин 12,0 полиакрилат натрия 30,0 вода 5,0 метилендифенилдиизоцианат 60-80

Введение олигоэфирамида на основе диамида терефталевой кислоты придает пенам низкую теплопроводность, кроме того, они становятся более эластичными.

Олигоэфирамид терефталевой кислоты получен путем поликонденсации продукта аминолитической деструкции полиэтилентерефталата - N, N'-бис (2-гидроксиэтил) терефталамида.

По предлагаемому решению были изготовлены пенополиуретаны на основе полиола, дополнительного агента с OH- группами, катализаторов, вспенивающего агента и изоцианата, при этом, в качестве полиола в пенополиуретаны вводят олигоэфирамида на основе диамида терефталевой кислоты, в качестве дополнительного компонента с OH- группами – глицерин, в качестве катализатора гелеобразования – полиакрилат натрия, в качестве катализатора порообразования – триэтаноламин, в качестве вспенивающего агента – вода, в качестве изоцианата – метилендифенилдиизоцианат.

Примеры рецептур образцов реализации изобретения приведены в таблице 1.

Сравнительные параметры, характеризующие свойства, полученные в результате испытаний, образцов 1-3, а также аналога (см. Сигитова Г.П. Пенопласт как теплоизоляционный материал на основе жесткого пенополиуретана модифицированного полиоргансилаксаном [Текст] / Г.П. Сигитова // Международный студенческий научный вестник. – 2017. – №6) приведены в таблице 2.

Эластичность по отскоку определяли в соответствии с ASTM 3574.03.

Исходную удельную теплопроводность λ полученных пен измеряли по стандартному ASTM С 518.

При использовании нового олигомера возможно получение вспененных полиуретанов с низким коэффициентов теплопроводности. Кроме этого, применение нового олигомера позволяет регулировать эластичность и плотность получаемого пенополиуретана.

Таким образом, предлагаемые вспененные полиуретаны имеют лучшие теплоизоляционные свойства, в то же время они эластичны, сырье для синтеза имеет преимущества в плане доступности и цены, позволяют утилизировать пластиковые отходы на основе полиэтилентерефталата.

Таблица 1

№ образца Компоненты Содержание, масс. ч 1 5% раствор олигомера
триэтаноламин
глицерин
полиакрилат натрия
метилендифенилдиизоцианат 100,0
30,0
12,0
12,0
80,0 2 7% р-р олигомера
триэтаноламин
глицерин
полиакрилат натрия
метилендифенилдиизоцианат 100,0
30,0
12,0
12,0
80,0 3 10% р-р олигомера
триэтаноламин
глицерин
Н₂О
полиакрилат натрия
метилендифенилдиизоцианат 100,0
30,0
12,0
5,0
12,0
60,0

Таблица 2

Параметры Аналог Образцы 1 2 3 Эластичность по отскоку, % 45 55 45 60 Плотность, г/см³ 0,2481 0,2588 0,2015 0,2673 Коэффициент теплопроводности 0,0297 0,0213 0,0194 0,0169

Настоящее изобретение относится к вспененному полиуретану, используемому в строительстве, в частности для изготовления теплоизоляционных пластин для внутренней отделки помещения. Указанный вспененный полиуретан включает 100,0 мас.ч. олигоэфирамида на основе диамида терефталевой кислоты, 12,0 мас.ч. глицерина, 12,0 мас.ч. триэтаноламина, 30,0 мас.ч. полиакрилата натрия, 5,0 мас.ч. воды и 60-80 мас.ч. метилендифенилдиизоцианата. Полученные вспененные полиуретаны обладают улучшенными теплоизоляционными свойствами при использовании в качестве гидроксилсодержащего компонента олигоэфирамид, полученный на основе продуктов химической переработки отходов полиэтилентерефталата. 2 табл., 3 пр.

Вспененный полиуретан, включающий в себя глицерин, триэтаноламин, полиакрилат натрия, воду и метилендифенилдиизоцианат, отличающийся тем, что содержит олигоэфирамид на основе диамида терефталевой кислоты, при следующем соотношении компонентов, масс.ч.:

олигоэфирамид на основе диамида терефталевой кислоты 100,0 глицерин 12,0 триэтаноламин 12,0 полиакрилат натрия 30,0 вода 5,0 метилендифенилдиизоцианат 60 ÷ 80