Изобретение относится к химии полимеров и касается реакционной композиции для получения эластичного пенополиуретана в виде формованных изделий, которые предназначены для использования в качестве мягких комфортабельных элементов автомобильных сидений.
Критерием комфортности изделия является отношение жесткости боковых участков к жесткости центрального участка изделия. Чем этот показатель выше, тем изделие более комфортабельно и имеет более высокие потребительские свойства. Разницу по жесткости отдельных участков изделия получают путем использования различных соотношений между полиольным и изоцианатным компонентами реакционной композиции. При этом для центрального участка изделия применяют избыток полиольного, а для боковых избыток изоцианатного компонента.
Целью изобретения является повышение коэффициента комфортности.
Оксиалкилированный глицерин с мол. м. 4500-6500 с преимущественно первичными гидроксильными группами представляет собой жидкий бесцветный продукт с вязкостью 700-1100 кПа.с и гидроксильным числом 26-36 мг КОН/г. Его получают методом анионной полимеризации окисей пропилена и этилена с использованием глицерина в качестве стартового соединения. Примерами оксиалкшгарованного глицерина являются Лапролы 5003-2Б-10 и 6003-2Б-13, Систолы Т116 и Т} 19, Воранол СП 471 и Лупранол 2045.
оэ со
о
СО
Дисперсия продукта сополимериза- ции акрилонитрипа и стирола в алкотированном глицерине представляет собой жидкий белого цвета продукт вязкостью 1800-12400 МПа-с, гидрок- сильиым числом 26-30 мг КОН/г и содержанием наполнителя 20il мас.%. Дисперсию получают сополимеризацией равномассовых количеств указанных монамеров при с последующей отгонкой летучих. Примерами наиболее предпочтительных дисперсий являются ЛАНС, НИАКС Полиол 34-28 Полиурекс, Байфит, Систол Т141.
Продукт оксипропилирования водного этилендиамина (ОВЭДА) мол.м. 300-500 представляет собой однородную жидкость вязкостью 4000-50000 мПа-с и гидроксильным числом 450-800 мг (КОН/г, Его получают, используя в качестве исходных реагентов окись пропилена и водный этилендиамин с содержанием воды до 10 мас.%. ОВЭДА обычно используют в комбинациях с низко- молекулярными триолами и тетролами для получения жестких пенопластов методами напыления и заливки. Наиболее предпочтительными ОВЭДА являются продукты с мол.м. около 300, напри- мер Лапрамол, Ньюпол НП 300, Хипрокс РК 300, и продукты с мол.м. 430-500, например Плуракол ЕД 500, Байфит ФН, Лупранол 3402 ФН.
Третичные амины, представляющие собой соединения с алифатическими или алициклическими заместителями у атома азота, являются катализаторами протекающих при образовании ППУ реакций: вода(изоцианат и полиол)изо цианат. Наиболее предпочтительными третичными аминами являются 1,4-диа- зобицикло-(2,2,2)-октан, диметилцик- логексиламин, метилдициклогексиламин диметилэтаноламин, N-этилморфолин, бис(диметиламиноэтиловый) эфир.
Пенорегулятор представляет собой кремнийорганическую жидкость линейной или слаборазветвленной структуры содержащей в качестве органических, обрамляющих атомы кремния, радикалов метильные,фенильные, а также пол оксиалкиленовые группы. Пенорегулятор используют в первую очередь с целью регулирования размера ячеек пенопласта, так как поверхностно-активные свойства у пенорегулятора практически отсутствуют. Преимущественно используют гидроксилсодержащие
5
0 5 0
„ г
Q
5
пенорегуляторы с гидроксильным числом 20-50 мг КОН/г.
Полиольный компонент представляет собой жидкий молочного цвета продукт вязкостью 1200-1800 мПа-с и гидроксильным числом 41-62 мг КОН/г, характеризуется высокой стабильностью при хранении (не менее 8 мес). В течение этого промежутка времени компонент не расслаивается и не теряет своей активности по отношению к изо- цианатному компоненту.
Толуилендиизоцианат (ТДИ) в виде смеси 2,4-.2,6-изомеров, взятых в массовом соотношении 4 к 1, представляет собой жидкий продукт с массовой долей СО-групп 48,0-48,3%. Его получают фосгенированием соответствующего динитропроизводного толуола.
Полиметиленполифениленполиизоциа- наг (полиизоцианат) представляет собой жидкий продукт с массовой долей WCO-rpynn 29,5-31,5% и не менее 45 мас.% дифенилметандиизоцианата. Его получают путем фосгенирования продукта конденсации аналина и формальдегида. Наиболее предпочтительным полиизоцианатом является полиизо- цианат марки Б.
Изоцианатный компонент представляет собой темноокрашенную жидкость вязкостью 10-20 мПа с и массовой долей СО-групп 42,7±0,5 %. Компонент характеризуется высокой стабильностью при хранении. Срок годности не менее 8 мес. Составляющие компоненты,мас.%:
ТДИ68-72
Полиизоцианат 28-32
Реакционную композицию применяют для получения формованных изделий, при этом полиольный и изоцианатный компоненты берут в соотношениях (67-77) к (23-33).
Процесс получения изделий включает в себя смешение соответствующих количеств полиольного и изоцианатно- го компонентов и дозирование смеси в форму, в которой смесь вспенивается и отверждается с образованием изделия. Причем в центральную часть формы подают смесь, содержащую избыток полиольного компонента (макс. 77 к 23), а в боковые части формы - смесь с избытком изоцианатного компонента (макс. 33 к 67).
П р и м е р ы 1-7. Влияние молекулярной массы и количества ОВЭДА на свойства формованных изделий.
51
Состав реакционной композиции, мас.%:
Полиольный компонент
Лапрол 5003-2Б-10
(мол.м. 4500, гидроксильное число 36 мг
КОН/г, 75% первичных
гидроксильных групп) 81-86
ЛАНС
(гидроксильное число
28 мг КОН/г,
наполнитель 20%) 8,6
ОЗЭДА (мол.м.
150, 300, 500 и 1000) Перемен-
ное количество
1,4-Диазабицикло(2,2,2)-октан0,15
НИАКС-1 (бис(диме-
тиламино э тил ов ый
эфир))0,05
Вода2,6
Тегостаб Б4690О,1
(гидроксильное
число 30 мг КОН/г)
Изоцианатный
компонент содержит,
мае.%:
ТДИ, содержащий 2,4и 2,6-изомеры
в массовом соотношении 4 к 172
Полиизоцианат марки Б 28
Компоненты композиции
применяют в следующем
соотношении, мас.%:
полиольный компонент 77
изоцианатный компонент 23.
Свойства формованных изделий,по- лученных на основе реакционной композиции при максимально возможном избытке полиольного компонента,приведены в табл..
Как видно из данных табл.1, тех- нически пригодные изделия возможно получить только при условии применения ОЗЭДА с мол.м. 300-500, взятого в количестве 2,6-3,9 мас.% (примеры 1 - 3). Применение ОВЭДА другой мо- лекулярной массы или в других количествах недопустимо. Применение ОЗЭДА с уменьшенной молекулярной массой (160) приводит к коллапсу пенопласта (пример 6). Использова- ние ОЗЭДА с большей молекулярной массой а именно 1000 (пример 7), не позволяет получить качественное по внешнему виду формованное изделие с
5
0
5
0
5
о
5 0 5
0
5
низким значением относительной остаточной деформации (менее 8%). Применение ОВЭДА с мол.м. 300-600, но в количествах, выходящих за предлагаемые пределы, т.е. менее 1,6 мас.% и более 3,9 мас.%, не позволяет получить технически пригодные изделия. Изделия либо имеют дефекты поверх- ности либо они необратимо деформируются при извлечении из формы (пример 4), либо имеют внутренние трещины и разрывы (пример 5). Изделия с перечисленными видами брака к эксплуатации не пригодны.
ПримерыЗ-12. Примеры 3-12 показывают влияние состава ТДИ и его количества в изоцианатном компоненте на cBOi ства формованных изделий. Используют полиольньгй компонент следующего состава, мас.%: Систол Т119 (мол.м. 6500, гидроксильное число 26 мг КОН/г, 81% первичных гидроксильных групп) 64 НИАКС 34-28 (дисперсия сополимера акрилонитрила и стирола с гидроксиль- ным числом 28 мг КОН/г, содержание наполнителя 21%)27
ОЗЗДА (мол.м. 500, гидроксильное число 470 мг КОН/г, вязкость 5300 мПа.с)3,9
Вода3,2
Диметилциклогексиламин 0,3 1,4-Диазабицикло- (2,2,2)-октан0,3
Пенорегулятор,продукт 133-1760,3
В примерах 8 и 9 используют поли- ольньй компонент, не содержащий ОВЭДА.
Формованные изделия получают при максимально возможном избытке изоциа- натного компонента по отношению к полиольному, а именно 33 к 67.
Свойства изделий приведены в табл.2.
Как видно из данных табл.2, без использования ОВЭДА получить пенопласт невозможно (примеры 3 и 9), Данные примеры 3 и 9 свидетельствуют о том, что известный уровень техники не позволяет использовать чрез716
мерно большой избыток изоцианатного компонента по отношению к полиольном
Примеры 10-12 показывают влияние состава изоцианатного компонента,содержаще го полииз.оцианат и ТДИ с массовым соотношением 2,4- и 2,6-изоме- ров 4 к 1, При большем количестве полиизоцианата в изоцианатном компоненте, т.е. более 32 мас.%, получить технически пригодные изделия нельзя (пример 11). Наблюдается эффект вып лывания изоцианата, заключающийся в том, что полиизоцианат отделяется -от смеси полиольного и изоцианатно- го компонентов и проявляется на поверхности изделий в виде окрашенных хрупких пятен. В результате этого изделие имеет явно выраженный разброс физико-механических показателей и эксплуатации не подлежит. При меньшем количестве полиизоцианата в изоцианатном компоненте, т.е. менее 23 мас,%, изделие получить можно (пример 10), но оно имеет дефекты поверхности, пониженную жесткость и увеличенное значение относительной остаточной деформации по сравнению с предлагаемым изделием (пример 12).
Примеры 13, 14. Сравнитель- ная оценка реакционных предлагаемой и известной композиций.
В известной композиции используют полиольный компонент марки Байфит с гидроксильным числом 35 мг КОН/г, вязкостью 1500 MHaic и массовой долей воды 3,1%, изоцианатный компонент марки Десмодур с массовой долей СО-групп 43,4% и вязкостью 7 мПа-с. Соотношения между компонентами сое- тавляют, мас.%:
Полиольный компонент 70-73
Изоцианатный компонент 27-30
В предлагаемой композиции используют полиольный компонент, включаю- щий, мас.%:
Систол Т116
(мол.м. 5100,
гидроксильное
число 34 мг КОН/г) 66,7
ЛАНС (дисперсия
сополимера акрилонитрила и стирола
с гидроксильным
числом 28,6 мг
КОН/г, содержание
наполнителя 19%) 27,0
ОВЭДА (мол.м. 470,
гидроксильное число
8
478 мг КОН/г, вязкость 5000 мПа«с) Вода
1,4-Диазобицикло- (2,2,2)-октан Тегостаб Б 4351 (гидроксильное
число 35 мг КОН/г) 0,3 Полиольный компонент характеризуется гидроксильным числом 43 мг КОН/г, вязкостью 1630 мПа.с.
Изоцианатный компонент содержит, мас.%:
Толуилендиизоцианат с составом 2,4- и 2,6 изомеров в массовом соотношении 4 к -171
Полиизоцианат марки Б 29 Компонент характеризуется массовой долей NCO-групп 42,7% и имеет вязкость 15 мПа-с. I
Возможные соотношения между компонентами, мас.%:
Полиольный компонент 68-75
Изоцианатный компонент 25-32 i
Формованные изделия получают,используя форму сидения автомобиля Москвич 2141, при этом в среднюю зо формы дозируют смесь полиольного и изоцианатного компонентов, содержащую максимально возможный избыток полиольного компонента, а в боковые зоны формы дозируют смесь, содержащую максимально возможный избыток изоцианатного компонента.
Свойства изделий, полученных с использованием различных композиций приведены в табл.3.
Как видно из табл.3, реакционная предлагаемая композиция (пример 14) обеспечивает повышение комфортности формованных изделий без ухудшения остальных показателей по сравнению с известной (пример 13). Реакционные композиции примеров 13 и 14 были поставлены на хранение. Через 5 и 8 мес от даты изготовления композиций повторяют опыты по получению формованных изделий. Композицию примера 13 переработать в пенопласт не удается: полиольный компонент необратимо расслаивается, а смесь компонентов образовывает технически непригодные изделия . Композиция по примеру 14 позволяет получить изделия со свойствами, не отличающимися по параметрам от свойств изделий, полученных на основе свежеприготовленной компо- зиции (табл.3, пример 14). Эти опыты подтверждают повышенную стабильность компонентов композиции при хранении.
Формула изобретения
Композиция для формования деталей автомобильных сидений из эластичного пенополиуретана, включающая кремний- органический пенорегулятор, оксиал- килированный триол с мол.м. 4500 - 6500, 20+1%-ную дисперсию сополимера акрилонитрила и стирола в оксипропи- лированном глицерине, воду, 1,4-ди- азобицикло-2,2,2-октан, диизоцианат и полиизоцианат, отличающая- с я тем, что, с целью повышения коэффициента комфортности, в качестве диизоцианата она содержит смесь изомеров 2,4- и 2,6-толуилендиизоциана- та при массовом соотношении 4:1 соответственно и дополнительно продукт оксипропилирования водного этилендиамина с мол.м. 300-500 ,при следующем соотношении компонентов композиции, мас.%:
Кремнийорганический пенорегулятор Оксиалкилированный триол с мол.м. 4500-6500
20-1%-ная дисперсия сополимера акрилонитрила и стирола в оксипропилированном глицерине (по сухому остатку) Вода
1,4-Диаэобицикло- 2,2,2-октан Толуилендиизоцианат в виде смеси 2,4- и 2,6-изомеров в массовом соотношении 4:1 Полиизоцианат Продукт оксипропилирования водного этилендиамина
Изобретение относится к композиционным материалам, пригодным для формования деталей автомобильных сидений, и может быть использовано в автомобильной промышленности. Изобретение позволяет повысить коэффициент комфортности сидений,полученных на основе композиции,включающей кремнийорганический пенорегуля- тор, окси.алкилированньпЧ триол с мол.м. 4500-6500, 20±1%-ную дисперсию сополимера акрнлонитрила и стирола в оксипропилированном глицерине, воду, 1,4-диазобицикло 2,2,2-ок- тан, смесь изомеров 2,4- и 2,6-толуи- лендиизоцианага при массовом соотношении 4:1 соответственно, за счет дополнительного содержания продукта оксипропилирования водного этилен- диамина с мол.м. 300-500 (до 100 мас.% в расчете на всю композицию) . 4 табл. S (Л
Показатели
Значения показателей по примеру
Молекулярная масса ОВЭДА Массовая доля ОВЭДА в по лиольяом компоненте Массовая доля Лапрола 5003 в полиольном компоненте
Свойства формованных изделий:
внешний вид
Z
50
130
51 210
Т а б л в ц а 1
84,7 86,6
86,0 86,0
ЛеФек поверхности
50 170
Показатели
Состав нзоцианатного компта мас.%:
ТДИ (изомерный состав
2,6:2,6-4:1)
ТДИ (изомерный состав
2,4:2,6 « 1,86:1)
прлииэоцианат (ПИ Массовая доля ОВЭ.ЦА. ном компоненте
Свойства изделий:
кажущаяся плотность,
кг/м
твердость прн в
(режим А), Н
относительная остаточ
деформация (
22 ч), %
внешний вид изделия
Состав реакционной композиции, мас,%:
оксиалкипированный триметилолпропан (мол.м. 4600, г,ч. 36 мгКОН/r, содержание первичных гидроксильных
групп 79%)47,49,1
оксиалкилированный глицерин марки систол Т 116
(мол.м. 5100, г.ч. - 14 мг КОН/г)--45,3650,03
дисперсия продукта сополимеризация акрилонитрила и стирола в оксиалкилированном глицерине (г,ч.
28,6 мг КОН/г, содержание наполнителя 19%)20,0 20,8318,3620,25
ОВЭДА (мол.м. 470, г.ч. 478 мг КОН/г, вязкость
5000 мПа-с)--1,771,95
вода2,22,342,042,25
третичные амины (J,4-диаэабицикло-(2,2,2)-октан)0,28 0,290,270,3
пенорегулятор (тегостаб Б 4351, г.ч. 35 мг КОН/г)0,42 0,440,200,22
толуилендиизоцианат в виде смеси 2,4- и 2,6-изомеров в массовом соотношении 1,86 к 122,5 20,2-тояуилендиизоциаиат в виде смеси 2,4- и 2,6-изомеров
в массовом соотношения 4 к I-22,717, 5
полииэоцианат7 56,89,37,25
Свойства формованных изделии;
внешний видБез дефектовБез. дефектов
кажущаяся плотность, кг/м39413941
относительная остаточная деформация (70 С, 50% деф,,67,5 .67,3
22 ч), %
разрушающее напряжение пря растяжении, кПа10090МО1(5
напряжение при сжатии, кПа (40 деформ.) 2,51,83,61,0
разница по жесткости, кПа2,5-1,,7.3,6-1,,8
Таблица2
Значения показателей по примеру
известному предлагаемому
3
ЮПИ
11
JL2
13
Соотношение между полиоль ным и изоцианатным компонентами, мас.% Свойства изделия: внешний вид
кажущаяся плотность, кг/м5
относительная остаточная деформация (, 50% деф. 2$ ч), % разрушающее напряжение при растяжении, кПа напряжение при сжатии (40% деф.) кПа показатель комфортност
1636419
14
Таб.лицаА
68:32 75:25 Без дефектов 39 41
7,5 90
6 110
7,3 115
2,5 1,3 К 2,5:1,,39
3,6 1,8 К 3,6:1,,0
| Проспект фирмы Байер, ФРГ, Леверкузен, 1981. |
