Способ получения эластичного пенополиуретана Советский патент 1984 года по МПК C08G18/14 

vj

00

со со Изобретение относится к способу получения эластичного пенополиуретана (ППУ), который может использоваться в качестве амортизационного, эвуко- и теплоизоляционного материа ла. Известен способ получения эластичного ППУ взаимодействием полиизо цианатов или их смесей с полиметиленполифениленизоцианатами с простыми полиэфирами (полиоксиалкиленполиолами) в присутствии воды, катсшизаторов (амины), ПАВ.. В качестве ПАВ используют силиконы, предпочтительно полидиметилсилоксан. Плотность получаемого ППУ 43 кг/м , прочность при растяжении 0,95 кг/см 1 Известен способ получения эластичного ППУ взаимодействием простых полиэфирполиолов с полиизоцианатами в присутствии катализаторов,пенообра зователей, а также ПАВ.ПАВ состоит из смеси кремнийорганического ПАВ (оксиа килендиметилсилоксанового блок-сополимера I и неионогенного ПАВ.В оксилен диметилсилоксановом блок-сополимере мол.мае. силоксанового блока состав ляет 1500, мол. мае. одного оксиалкиленового блока - статистического сополимера на основе окиси этилена и окиси пропилена - 1500 при среднем числе оксиалкиленовых блоков, равном .3 . . Молярное соотношение оксиэтилено вых и оксипропиленовых групп в окси алкиленовом блоке 1:1. Не.ионогенное ПАВ - продукт этерификации полиэфирдикарбоновой кислоты спиртом, содержащим блоки оксиэтиленовых и оксипропиленовых звеньев. Согласно известному способу используют смесь из 0,35 мае.ч. оксиалкилендиметилсилоксанового блок-сополимера и 1,0 мае.ч. неионогенного ПАВ на 100 мае.ч. олигоэфирполиола-( олигооксипропилентриола}. Получают эластичный ППУ с кажущейся плотноетью 27 кг/м-, пределом прочноети при растяжении 0,83 кг/см 2. Недостатком указанных способов получения эластичного ППУ являются низкие значения предела прочности при растяжении. Наиболее близким к предложенному по техничеекой сущности и достигаемым результатам является способ получения эластичного ППУ взаимодей ствием изоцианата с гидроксилсодержащим простым олигоэфирполиолом (представляющим собой статистически сополимер окиси этилена и окиси пр пилена с содержанием оксиэтиленовой части 70% в присутствии катализатора, вспенивающего агента и ПАВ. В качестве ПАВ при этом используют ок сиэтиленоксипропилендиметилсилоксановый блок-сополимер с мол.мае. силокеанового блока 4000, средним числом оксиалкиленовых блоков б, с концевыми ацетоксигруппами в оксиалкиленовых блоках, мол.мае. одного океиалкиленового блока 2500 и еодержанием океиэтиленовых групп в океиалкиленовом блоке 60-70%. Кажущаяея плотноеть получаемого ППУ 27,4 30 кг/м, предел прочноети при раетяжении 0,74-0,92 кг/ем, эластичность по отсЛоку 30-40%, остаточная деформация при сжатии на 50% за 72 ч составляет 2,5-4,19% C3J. Недостатком этого способа является невысокая прочность при растяжении получаемого эла-стичного ППУ, а также высокая остаточная деформация при сжатии. Цель изобретения - увеличение прочноети продукта при растяжении и уменьшение остаточной деформации при сжатии. Поставленная цель достигается тем, что согласно споеобу получения эластичного пенополиуретана взаимодействием изоцианата е гидроксилсодержащим простым олигоэфирполиолом в присутствии катализатора, вспенивающего агента и поверхностно-активного вещества, в качеетве олигоэфирполиола иепользуют.олигоокеипропилентриол, а в качеетве поверхноетно-активного вещеетва емесь полидиметилсилоксана и оксиэтиленокеипропилендиметилсилоксанового блок-еополимера с мол.мае. силокеановой части 4000-5000, мол. мае. одного оксиэтиленоксипропиленового блока 2000-2500 при среднем их числе 5-6, молярном соотношении оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей 45:55 - 50:50 при общем содержании указанной смеси 1,0 мае,ч. на 100 мае.ч, олигоэфирполиола и соотношении полидиметилсилоксана и океиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок-сополимера в емееи 0,25:0,75 - 0,10:0,90. В качеетве олигоэфирполиола на основе окиси .пропилена по изобрете- нию можно применять олигооксипропилентриол мол. мае. 3000, например Лапрол 3003. В качеетве изоцианатного компонента применяют толуилендиизоцианат с соотношением 2,4- и 2,6-изомеров 80:20 (ТДИ 80/20). В качестве катализаторов используют октоат олова и мочевину. Полидиметилсилоксан используют с мол. мае. 1600-1800. Использование смеси ПАВ и олигооксипропилентриола по изобретению позволяет повысить предел прочности эластичного ППУ при растяжении с 0,74-0,92 кг/см ,СЗ.ЛР 1,2-/ 1,4 кГ/см , при этом остаточная дёфор 1ация (при сжатии ка 50% за 72 ч ) уменьшается с 2,5-4,19% Сз 1

до 0,6-1,2%. Эластичность по отскоку для ППУ, полученного по предлагаемому способу, составляет 35-45%, для ППУ по способу-прототипу 30 40%.

По предлагаемому способу в лабораторных условиях ППУ получают одностадийным смешением всех компонентов в определенной последовательности.

Применяемая.рецептура ППУ, мае.ч олигооксипропилентриол-(Л-3003/ 100 толуилендиизоцианат (ТДИ 80/20 45,О; активаторная смесь 1-5,5 активаторная смесь 2-3,3.

Состав активатррной смеси 1, мае.ч.: вода 3,5; мочевина 1,0; ПАВ 1,0. Состав активаторной смеси 2, мае.ч.: Л 3003 3,0; октоат олова 3,0.

Пример 1.В металлическом стакане с внутренним диаметром 77 мм и высотой 120 мм взвешивают 100 г олигооксипропилентриола (Л 3003 I и 3,3 г активаторной смеси 2. Смесь перемешивают при комнатной температуре с помощью рамной мешалки (1400 об/минJ в течение 10 с. Затем при той же температуре вводят 45 г толуилендйизоцианата (ТДИ 80/20), перемешивают с помощью той же мешалки в течение 5 с. Затем вводят 5,5 г активаторной смеси 1 перемешивают в течение 7 с и.выли5 вают в картонную коробку (. 200 х X 180 X 100 мм/, выложенную изнутри целлофаном, где происходит вспенивание смеси и отверждение вспененной массы. В качестве ПАВ в активаторной 10 смеси 1 берут 0,90 вес.ч. оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксановогоблок-сополимера с мол. мае. силокеа|новОй части 4000, мол. мае. одного океиалкиленового блока 2500, со 5 ередним числом оксиалкиленовых блог ков 6, с молярным соотношением оксиэтиленовой и окенпропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке 50 : 50 и 0,10 в.ес. ч. полидиметилсилоксана.

Вспенивание композиции происходит за счет углекислого газа, выделяющегося при реакции изоцианата с водой. Полученный ППУ выдерживают в течение 1 сут при комнатной температуре для завершения реакции NCOгрупп. ФИзико-механические показатели ППУ даны в таблице.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАСТИЧНОГО ПЕНОПОЛИУРЕТАНА взаимодействием изоцианата с гидроксилсодержайщм простым олйгоэфирполиолом в присутствии катализатора, вспенивающего агента и поверхностно-активного вещества, отличазощийся тем, что, с целью увеличения прочности продукта при растяжении и уменьшения остаточной деформации при сжатии, в качестве олигоэфирполиола используют олигооксипропилен-, триол, в качестве поверхностно-активного вещества смесь полидиметилсилоксана и оксиэтил ноксипропилендиметилсилоксаново.го блок-сополимера с молекулярной массой силоксаноВой части 4000-5000, молекулярной массой одного оксиэтиленоксипропиленового блока 2000-2500 при среднем числе их 5-6, молярном соотношении оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей 45:55-50:50 при общем содер жании указанной смеси 1,0 мае.ч. на 100 мае.ч. олигоэфирполиола и СО соотношении полидиметилсилоксана и оксиэтиленоксипропилендиметиЛсилоксанового -блок-сополимера в смеси 0,25:0,75 - .0,10:0,90.

30 31 28 24 30

1,4

1,2 0,9 0,6

6 Дефектная структура пены, малая высота подъема

7 Коллапс в процееее вспенивания (разрушение пены 8 291,3 . 45

9 Малая высота подъема, укрупнение ячеек пены

.0,95

0,8 1,2 0,6 1,3 1,2

Прото;27,4-30,0 0,74-0,92 тип Контрольный пример. Призер 2. ППУ получают, как в примере 1. В качестве ПАВ в активаторной смеси 1 берут 0,80 вес оксиэтиленоксипропилендиметилсилок санового блок-сополимера с мол.мае силоксановой части 4000, мол, мае. одного оксиалкиленового блока 2500 со средним числом оксиалкиленовых блоков 6, с. молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке 50:50 и 0,20 вес.ч. полидиметилсил сана. Пример. 3. ПДУ получают, как в примере 1. В качестве ПАВ в активаторной смеси 1 берут 0,75 вес оксиэтиленоксипропилендиметилсилок санового блок-сополимера с мол.мае силоксановой части 4000, мол. мае. одного оксиалкиленового блока 2500 со средним числом оксиалкиленовых блоков 6, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в океиашкиленовом блоке 50:50 и 0,25 вес.Ч. полидиметилсилоксана. Пример 4. ППУ получают, как в примере 1. В качестве ПАВ в активаторной смеси 1 берут 0,70 вес оксиэтиленокеипропилена диметилсилоксанового блок-сополимера с мол. мае. еилоксановой части 4000, мол. мае. одного оксиалкиленового блока 2500 со средним числом оксиалкиленовых блоков 6 с молярным соотноше нием оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в океиалкиленовом бло 50 : 50 и 0,30 вес.ч. полидиметилсилоксана. Пример 5. ППУ получают, как в примере 1. В качестве ПАВ g активаторной смеси 1 берут 0,50 вес.ч. оксиэтиленоксипропи.лендиметилсилоксанового блок-сополимера с мол. мае. еилоксановой

Продолжение таблицы .

1/1 2,0 2,7 0,8 2,5 1,9

2/5-4,19

40 части 4000, мол. мае. одного оксиалкиленового блока 2500 со средним числом оксиалкиленовых блоков 6, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке 50:50 и 0,50 вес.ч. полидиметилсилоксана. П р и м ер 6 . ППУ получают как в примере 1. В качестве ПАВ в активаторной смеси 1 берут 0,40 вес.ч. оксиэтиленокеипропилендиметилсилоксанового блок-сополимера с мол. мае. силоксановой части 4000, мол. мае. одного оксиалкиленового блока 2500, со средним числом оксиалкиленовых блоков б, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке 50:50 и 0,10 вес.ч. полидиметилсилоксана. Пример 7. ППУ получают, как в примере 1. В качестве ПАВ в активаторной смеси 1 берут 1,0 вес.ч. оксиэ тиленок сипропилеядиметилсилоксанового блок-сополимера с мол.мае. еилоксановой части 4000, мол.мае. одного оксиалкиленового блока 2500, со средним числом оксиалкиленовых блоков 6, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке 50: ЬО и 1,0 вес.ч.полидиметилсилоксана. Пример 8. ППУ получают, как в примере 1. В качестве ПАВ в активаторной смеси 1 берут 0,75 вес.ч. оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок-сополимера с мол. мае. силоксановой части 5000, мол. мае. одного оксиалкиленового блока 2500, со средним числом оксиалкиленовых блоков 6, с молярным соотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке 50 : 50 и 0,25 вес.ч. полидиметилсилоксана. Пример 9. ППУ получают, как в примере 1. В качестве ПАВ в активаторпой смеси 1 берут 0,75 вес.ч, оксиэтиле.ноксипропилен диметилсилоксанового блок-сополиме ра с мол.мае. силоксановой части 6000, мол. мае, одного оксиалкиленового блока 2500, со средним числом оксиалкиленовых блоков 6, с .соот ношением оксиэтиленов и оксипропиленовой частей в оксиилКиленовом блоке 50 : 50 и 0,25 вес,ч. поЛидйметилсилоксана. Пример 10. ППУ получают, как в примере 1. В качестве ПАВ в активаторной смеси -1 берут 0,75 вес.ч. оксиэтиленоксипропилен дйметилсилоксанового блок-сополиме ра с мол.мае. силоксановой части 3000, мол. мае. одного оксиалкиле11ОВОГО блока 2500, со средним чиелом оксиалкиленовых блоков б, с соотноше1Гнем оксиэтиленов и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом .блоке 50:50 и 0,25 вес. полидиметилсилоксана. Пример 11. ППУ получают. Как в примере 1. Б качестве ПАВ в активаторной смеси 1 берут 0,80 вес.ч. оксиэтиленоксипропилен диметилсилокеанового блок-сополиме ра с мол. мае. силокеановой части 4000, мол. мае. одного оксиалкиленового блока 2000, со средний числом оксиалкиленовых блоков б, с мо лярным соотношением океиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке 50:50 и 0,20 вес полидиметилсилоксана. Пример 12. ППУ получают, как в примере 1. В качестве ПАВ в активаторной смеси 1 берут 0,80 вес.ч. оксиэтиленоксипропилен диметилсилоксанового блок-сополиме ра с мол.мае. силоксановой части 4000, мол. мае. одного океиалкиленового блока 1500, ео ередним числом океиалкиленовых блоков 6, е мо лярным еоотношением океиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке 50:50 и 0,20 вес. полидиметилсилоксана.. Пример 13. ППУ получают, как в примере 1. В качестве ПАВ в активаторной смеси 1 берут 0,80 вес.ч. оксиэтиленокеи.пропилен диметилсилоксанового блок-сополиме ра с мол.мае. еилоксановой части 4000, мол. мае., одного оксиалкиленового блока 3000, со ередним числ оксисшкиленовых блоков 6, с молярным еоотношением океиэтиленовой и оксипропиленовой частей в океиалки леновом блоке 50:50 и 0,20 вес.ч. полидиметилеилокеана. Пример 14. ППУ получают, как в примере 1. В качеетве ПАВ в активаторной смееи 1 берут .0,80 вес.ч. оксиэтиленокеипропилендиметилсилокеанового блок-еопоЛимера е мол.мае. еилоксановой части 4000, мол. мае. одного оксиалкиленового блока 2500, со средним числом океиалкиленовых блоков 5, с молярным еоотношением океиэтиленовой и оксипропиленовой частей в океиалкиленовом блоке 50 : 50 и 0,20 вес.ч. полидиметилсилоксана. Пример 15. ППУ получают, как в примере 1. В качеетве ПАВ в- активаторной смееи 1 берут 0,80 вес.ч. оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксанового блок-&ополимера с мол. мае. силоксановой части 4000, мол. мае. одного оксиалкиленового блока 2500, со средним числом оксиалкиленовых блоков 4, е молярным соотношением окоиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке 50:50 и 0,20 вес.ч. полидиметилеилокеана. Пример 16. ППУ получают, как в примере 1. В качестве ПАВ в активаторной см§си 1 берут 0,80 вес.ч, оксиэтиленоксипропилендиметилсилоксановогр блок-сополимера е мол.мае, силоксановой части 4000, мол,мае. одного оксиалкиленрвого блока 2500, со средним числом оксиалкиленовых блоков 7, с молярным еоотношением океиэтиленовой и океипропилёновой частей в океиалкиленовом блоке 50 : 50 и 0,20 вее.ч. полидимбтилеилокеана. Пример 17. ППУ получают, как в примере 1. В качеетве ПАВ в активаторной емееи 1 берут океиэтиленоксипропилендиметилсилоксановый блок-сополимер с мрл.мас. силок сановой части 4000, мол. мае. одного оксиалкиленового блока 2500, со средним числом оксиалкиленовых блоков 6., с молярным еоотношением оксиэтиленовой и оксипропиленовой частей в оксигшкиленовом блоке 45 : 55 и 0,20 вее.ч. Полидиметилеилокеана. Пример 18. ППУ получают, как в примере 1, В качестве ПАВ в активаторной смеси 1 берут 0,80 вее.ч,. оксиэтиленокеипропилендиметилсилоксанового блок-сополимера е мол.мае. силоксановой части 4000, мол.мае. ,одного оксиалкиленового блока 2500, со ередним числом океиалкиленовых блоков б-, с молярным еоотношением океиэтнленовой и океипропилёновой частей в океиалкиленовом блоке 40 : 60 и 0,20 вее.ч, полидиметилеилокеана. Пример 19, ППУ получают, как в примере 1. В качеетве ПАВ в активаторной емееи 1 берут ркеиэтиленоксипропилендиметилсилокеановый

блок-сополимер с мол.мае. силоксановой части 4000, мол. мае. одного оксиалкиленового блока 2500, со средним числом оксиалкилеиовых блоков 6, с молярным соотношением оксиэтилёновой и оксипропиленовой частей в оксиалкиленовом блоке 60 : 40 и 0,20 вес.ч. полидиметилсилоксана.

Как видно из данных таблицы в предлагаемом способе получения эластичного ППУ предел прочности ППУ при растяжении повышается с 0,74 - , 0,92 кг/см2 по С31 до 1,2-1,4 кг/см. Остаточная деформация (при сжатии на 50% за 72 ч ) при этом умёньшается с 2,5-4,19% по 31 до 0,6-1,2% для предлагаемого ППУ. Эластичность по отскоку для ППУ, полученного по предлагаемому способу, составляет 35-45%, для ППУ по способу-прототипу 30-40%.