Карбонатсодержащий вспениватель и реакционная система для получения пенополиуретана Российский патент 2024 года по МПК C08J9/08 C08L75/04 C08K3/26 C08K5/09 

Изобретение относится к производству пенопластов, касается разработки нового вспенивателя из возобновляемого сырья для получения пенополиуретана и может быть использовано в различных областях промышленности.

Известно изобретение, описывающее способ получения жестких пенополиуретанов или пенополиизоциануратов, модифицированных уретаном (RU 2184127 МПК C 08 G 18/08, 18/20, 18/65, опубл. 27.06.2002). Однако изобретение пригодно исключительно для вспенивания полиуретанов, получаемых по типу уретанообразования, и не характеризуется универсальностью. К тому же изобретение предполагает использование в качестве пенообразователей газов и жидкостей, отрицательно влияющих на озоновый слой атмосферы.

Известно изобретение, описывающее полиизоцианатный компонент, пенополиуретановую систему и изделие, изготовленное из них (RU 2768646 МПК C 08 G 18/58, C 08 J 9/00, C 08 G 101/00, опубл. 24.03.2022 Бюл. № 9). Однако согласно описанию продукт реакции смеси полиизоцианатного компонента и полиольного компонента представляет собой исключительно жесткий пенополиуретан. Изобретение не характеризуется универсальностью и пригодно исключительно для вспенивания полиуретанов, получаемых по типу уретанообразования.

Известен способ получения вспененного термопластичного полиуретана (RU 2759926 МПК D 06 P 1/00, опубл. 18.11.2021 Бюл. № 32), который включает крашение и вспенивание материала термопластичного полиуретана в сверхкритических текучих средах (таких как диоксид углерода в сверхкритическом состоянии) в присутствии окрашивающего вещества и/или флуоресцентного отбеливающего агента. Несмотря на то, что в способе

выбирают среди солей фосфорсодержащих оксоанионов, особенно предпочтительно среди фосфатов, конденсированных фосфатов, фосфонатов, фосфитов, смешанных гидроксидов-фосфатов и циануратов. Осуществление предлагаемого способа выделения углекислого газа из порообразующей композиции проводят при нагревании в широком диапазоне температур: от 80 до 400 °C.

Изобретение позволяет контролировать процесс газообразования и создавать равномерную ячеистую структуру изделия путем соответствующего выбора указанных компонентов и их относительных количеств. Предлагаемые в изобретении порообразующие композиции в основном безопасны для здоровья, допустимы для контакта с пищевыми продуктами и экологически безвредны. Тем самым предлагаемый в изобретении способ обладает значительными преимуществами перед известными методами вспенивания: растворением, методами химического вспенивания, методами изготовления пенополиуретанов.

Технической задачей и результатом изобретения является расширение сырьевых ресурсов для изготовления пенополиуретанов, обеспечение экологической безопасности готовых изделий, снижение себестоимости получаемых материалов с сохранением физико-механических, эксплуатационных и технологических характеристик получаемой композиции и расширение границы сфер их использования и повышении конкурентоспособности продукции.

Указанный технический результат достигается за счет применения карбонатсодержащего вспенивателя, состоящего из порошка на основе предварительно подготовленной яичной скорлупы с гранулометрическим составом 50-200 мкм и стеариновой кислоты.

Использование в качестве вспенивателя предварительно подготовленной яичной скорлупы позволяет снизить себестоимость композиций, расширить сырьевые ресурсы для их изготовления, решить экологическую проблему снижения количества отходов.

Существо изобретения заключается в получении пеноматериалов без содержания газов, вредных для озонового слоя планеты, а вспенивание полиуретана осуществляют в интервале 90-140 °С за счет углекислого газа, который образуется в ходе химической реакции между карбонатом кальция и стеариновой кислотой.

При этом образующийся стеарат кальция выступает в качестве стабилизатора пенополиуретана.

Физико-механические, эксплуатационные и технологические свойства получаемого пенополиуретана зависят от соотношения компонентов в составе композиции.

Пенополиуретан по настоящему изобретению может быть получен любым преполимерным способом, одностадийным способом и по известной методике уретанообразования.

Физико-механические, эксплуатационные и технологические свойства полимерной композиции оценивают по стандартным методикам.

Пример практической реализации заявляемого карбонатсодержащего вспенивателя.

Пpeдвapитeльнyю пoдгoтoвкy карбонатсодержащего вспенивателя ocyщecтвляют следующим образом. Скорлупу промывают водой, 5 %-ным раствором гидроксида натрия для удаления органических веществ с поверхности скорлупы. Затем снова промывают водой до нейтральной среды. Сушат в течение 48 час при 80 °С. Для получения пенопластов рекомендуется использовать вспениватель в виде порошка с гранулометрическим составом 50-200 мкм. Перед смешиванием и пocлe cмeшивaния c вoдoй cыpьe мoжнo пoдвepгaть измeльчeнию.

Частицы вспенивателя с размерами более 200 мкм использовать не рекомендуется в связи с ухудшением свойств и качества поверхности изделий, а также технологичности композитов при переработке.

Экспериментально установлено, что использование вспенивателя подобных размеров, согласно изобретению, обеспечивает наиболее полное взаимодействие карбоната кальция и стеариновой кислоты, а также необходимо для оптимизации условий вспенивания полиуретана и получения равномерной структуры пенопласта.

В таблице 1 приведены примеры композиции для получения пенополиуретана с указанием компонентного и количественного состава, а также результаты испытаний образцов по технологическим показателям.

Настоящее описание изобретения приведено только в иллюстративных целях и не должно восприниматься в качестве ограничения объема настоящего изобретения.

Таблица 1.

Компоненты ППУ без наполнителя Примеры по изобретению, состав, масс. ч. 1 2 3 4 5 6 Полиуретан 100 100 100 100 100 100 100 Карбонатсодержа-щий вспениватель - 3 5 10 15 7 8 Стеариновая кислота - 3 5 10 15 7 8 Пигмент - 3 - - 1,5 1,5 0,3 Наполнитель - - 3 - 1,5 1,7 Антипирен - - - 3 - 1,5 1 Свойства Плотность, кг/м³ 15-45 102 95 87 75 92 90 Прочность при 10% сжатии, МПа не ниже 0,3 0,42 0,41 0,38 0,35 0,40 0,39 Твердость по Шору А, ед. 55-97 61 60 52 48 55 57 Водопоглощение, % 1,5-3 0,13 0,15 0,17 0,2 0,16 0,16 Коэффициент теплопроводности, Вт/мК 0,023 - 0,032 0,025 0,026 0,028 0,03 0,027 0,028

В результате использования карбонатсодержащего вспенивателя на основе яичной скорлупы с гранулометрическим составом 50-200 мкм для получения пенополиуретана в соответствующих количествах физико-механические, эксплуатационные и технологические показатели соответствуют нормативным. Использование карбонатсодержащего вспенивателя согласно изобретения обеспечивает экологическую безопасность готовых изделий, расширяет границы сфер их использования и повышает конкурентоспособность продукции.

Настоящее изобретение относится к карбонатсодержащему вспенивателю для вспенивания полиуретановых композиций. Вспениватель состоит из порошка на основе предварительно подготовленной яичной скорлупы с гранулометрическим составом 50-200 мкм и стеариновой кислоты. Изобретение обеспечивает расширение сырьевых ресурсов для изготовления пенополиуретанов, экологическую безопасность готовых изделий, снижение себестоимости получаемых материалов с сохранением физико-механических, эксплуатационных и технологических характеристик получаемой композиции и расширение границы сфер их использования, а также повышение конкурентоспособности продукции. 1 табл., 6 пр.

Карбонатсодержащий вспениватель для вспенивания полиуретановой композиции, состоящий из порошка на основе предварительно подготовленной яичной скорлупы с гранулометрическим составом 50-200 мкм и стеариновой кислоты.