Способ получения интегрального полужесткого пенополиуретана Советский патент 1992 года по МПК C08G18/48 C08G18/48 C08G101/00 

Изобретение относится к области получения интегральных полужестких пенополиуретанов (ППУ), которые представляют собой пенопласты с ячеистой сердцевиной и плотной монолитной коркой и используются для изготовления лротивосолнечных козырьков, дверных накладок, подлокотников и других деталей внутренней отделки автомобилей.

Рецептуры интегральных ППУ в большинстве случаев содержат в своем составе значительные количества сшивающих агентов (CA)foT природы и концентрации которых во многом зависит структура и свойства вспененных полимеров.

Известен способ получения интегрального ППУ путем взаимодействия гидроксилсодержащегокомпонентас

полиизоцианатом в присутствии катализатора, сшивающего, вспенивающего агентов, по которому в качестве СА используют жидкую смесь из 3,3 -дихлор-4,4 -диаминодифе- нилметана и 3,3 -дихлор-4,4/ -диаминотрифенилметана. Однако, применяемая в этом способе смесь аминных СА обладает каталитической активностью, как большинство аминных СА, и их использование приводит к увеличению доли мочевин- ных связей в ППУ. В результате этого происходит снижение текучести реакционной массы и увеличение жесткости и хрупкости ППУ, что вызывает трудности при получении изделий и$ ППУ и отрицательно влияет на свойства пенопластов. Кроме того полиядерные ароматические диамины, как

00

N5 СО 00

известно, являются высокотоксичными канцерогенными веществами.

В связи с этим в рецептурах интегральных ППУ предпочтение отдают гидроксил- содержащим СА с низким молекулярным весом и высоким содержанием гидроксиль- ных групп, что позволяет увеличить долю уретановых групп в ППУ.

Известен способ получения интегрального ППУ путем взаимодействия изоцианат- ногоквазипредполимерас

гидроксилсодержащим соединением в присутствии катализатора, сшивающего и вспенивающего агентов, по которому в качестве СА используют 1,4 бутандиол, моноэтилен- гликоль, триметилолпропан или олигомер- ные гидроксилсодержащие соединения типа полиоксиалкиленгликолей. Недостатками этого способа являются низкие прочностные показатели ППУ - материалов из-за низкой функциональности СА. Увеличение их концентрации приводит к снижению относительного удлинения и к увеличению расхода дефицитного изоциа- натного компонента.

Ближайшим по технической сущности к данному изобретению является известный способ получения интегрального полужесткого ППУ путем взаимодействия гидроксил- содержэщего компонента, состоящего из сополимера окиси пропилена и окиси этилена (содержание окиси этилена 10%) мол.м. 5000, триэтаноламина и моноэтиленгликоля с полиизоцианатом в присутствии катализатора, гидроксилсодержащего сшивающего и вспенивающего агентов, по которому в качестве гидроксилсодержащего СА, не обладающего каталитической активностью, испол ьзу ют многоатомн ы и спирт - тримети- лолпропан.

По известному способу получают ППУ со свойствами - плотность: 185-198 кг/м3, разрушающее напряжение при растяжении: 0,25-0,28 МПа, относительное удлинение при разрыве: 40-45%, напряжение при сжатии на 40%: 0,10-0,18 МПа.

Недостатками данного способа являются:

при использовании в качестве гидок- силсодержащего СА кристаллического три- метилолпропана необходима стадия предварительного приготовления актива- торной смеси путем растворения триметилолпропана в смеси моноэтиленгликоля триэтаноламина и катализатора при температуре 50-60°С, что в значительной степени усложняет технологический процесс;

получаемый ППУ имеет невысокие прочностные показатели, что отрицательно сказывается на качестве конечных материалов, которые в ходе эксплуатации подвергаются преждевременному разрушению.

Цель изобретения - улучшение прочностных характеристик пенополиуретана при

одновременном упрощении процесса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения интегрального полужесткого ППУ взаимодействием гидроксилсодержащего компонента с полиизоцианатом в присутствии катализатора, сшивающего и вспенивающего агентов, в качестве гидроксилсодержащего СА используется аддукт 2,2,6,6 - тетраметилол- циклогексанола (ТМЦГ) и окиси пропилена

(ОП) с мол.м. 620-965 и гидроксильным числом 290-450 мг КОН/г, при содержании гид- роксильных групп СА 0,2-1,15% от массы гидроксилсодержащего компонента.

В состав гидроксилсодержащего компонента входят сополимер окиси пропилена и окиси этилена (содержащие окиси этилена 10 мас.%) с молекулярной массой 5000, три- этаноламин и моноэтиленгликоль. Катализаторомреакциислужит

1,4-диазобицикло-(2,2,2)-октан. Вспенивание производится с помощью трихлорфтор- метана и метиленхлорида.

Использование указанного способа позволяет упростить процесс, поскольку не

требуется предварительного растворения СА в составе активаторной смеси при повышенных температурах, а также улучшить физико-механические свойства интегрального ППУ.

Пример1 (сравнительный). В стакане из стекла объемом 100 мл предварительно готовят активаторную смесь для чего к 18 г моноэтиленгликоля добавляют 6 г триэтаноламина, 1,05 г 1.4-диазобицикло-(2,2,2)-октана (ДАВСО) и 6 г триметилолпропана. Смесь нагревают до 60°С и выдерживают при перемешивании до полного растворения триметилолпропана.

В ведерко из полиэтилена объемом 1 л

загружают 270 г Лапрола 5003-2Б-10, все количество приготовленной и охлажденной до комнатной температуры активаторной смеси, 12 г метиленхлорида и 24 г трихлор- фторметана. Содержание гидроксильных

групп СА составляет 0,76 мас.%. Полученную смесь перемешивают рамной мешалкой со скоростью 140 об/мин в течение 5 с. Далее добавляют 136,8 г полиизоцианата (ПИЦ), смесь перемешивают еще в течение

10 с и выливают в металлическую форму размером 150x150x150 (мм).

После вспенивания образец выдерживают в форме в течение 2 часов, вынимают из формы и выдерживают до испытаний в

течение 48 часов при комнатной температуре. В дальнейшем полученные образцы подвергают стандартным физико-механическим испытаниям согласно соответ- ствующим ГОСТам. Определяются кажущаяся плотность, разрушающее напря- жение при растяжении, относительное удлинение при разрыве, напряжение сжатия при 40% деформации и относительная остаточная деформация при сжатий на 50 % в течение 72 ч при 20°С.

Пример 2. В стакане из стекла объемом 10 мл предварительно готовят актива- торную смесь, для чего к 18 г моноэтиленгликоля добавляют 6 гтриэтано- ламина, 1.05гДАВСОи 16,9гаддуктаТМГЦ и ОП с молекулярной массой 620 и гидро- ксильным числом 450 мг КОН/г. Активатор- ную смесь перемешивают в течение 5 мин при комнатной температуре.

В ведерко из полиэтилена объемом 1 л загружают 270 г Лапрола 5003-2Б-10, все количество приготовленной активаторной смеси, 12 г метиленхлорида и 24 гтрихлор- фторметана. Содержание гидроксильных групп СА составляет 0,76 мас.%.

Полученную смесь перемешивают рамной мешалкой со скоростью 1400 об/мин в течение 5 с. Далее добавляют 136,8 г поли- изоцианата (ПИЦ), смесь перемешивают еще в течение 10 с и выливают в металличе- скую форму размером 150x150x150 (мм).

После вспенивания образец выдерживают в течение 2 часов в форме, после чего вынимают и выдерживают до испытаний в течение 48 часов.

Полученные образцы подвергают согласно ГОСТ тем же физико-механическим испытаниям, что и в примере 1.

ПримерЗ. Получение ППУ проводят аналогично примеру 2.

В качестве гидроксилсодержащего СА используют 13,7 г аддукта ТМЦГ и ОП с молекулярной массой 505 и гидроксильным числом 550 мг КОН/г. Содержание гидроксильных групп СА составляет 0,76 мас.,%. Количество ПИЦ, используемого в синтезе, 136,8 г.

П р и м е р 4. Получение ППУ проводят аналогично примеру 2.

В качестве гидроксилсодержащего СА используют 21,3 г аддукта ТМЦГ и ОП с молекулярной массой 785 и гидроксильным числом 356 мг КОН/r. Содержание гидроксильных групп СА составляет 0,76 мас.%. Количество ПИЦ, используемого в синтезе, 136,8 г.

П р и м е р 5. Получение ППУ проводят аналогично примеру 2.

В качестве гидроксилсодержащего СА используют 26.2 г аддукта ТМЦН и ОП с

молекулярной массой 965 и гидроксильным числом 290 мг КОН/г. Содержание гидроксильных групп СА составляет 0,76 мас.%. Количество ПИЦ, используемого в синтезе, 136,8 г.

Примерб. Получение ППУ проводят аналогично примеру 2.

В качестве гидроксилсодержащего СА используют 28,8 г аддукта ТМЦГ и ОП с молекулярной массой 1065 и гидроксильным числом 262 мг КОН/г. Содержание гидроксильных групп СА составляет 0,76 мас.%. Количество ПИЦ, используемого в синтезе, 136,8г.

П р и м е р 7. Получение ППУ поводят аналогично примеру 2.

В качестве гидроксилсодержащего СА используют 10,6 г аддукта ТМЦГ и ОП с молекулярной массой 785 и гидроксильным числом 356 мг КОН/г. Содержание гидроксильных групп СА составляет 0,38 мас.%. Количество АИЦ, используемого в синтезе, 127,5 г.

Примерб. Получение ППУ проводят аналогично примеру 2.

, В качестве гидроксилсодержащего СА используют 5,3 г аддукта ТМЦГ и ОП с молекулярной массой 785 и гидроксильным числом 356 мг КОН/г. Содержание гидроксильных групп СП составляет 0,19 мас.%. Количество ПИЦ, используемого в синтезе, 122,9 г.

П р и м е р 9. Получение ППУ проводят аналогично примеру 2.

В качестве гидроксилсодержащего СА используют 2,3 г аддукта ТМЦГ и ОП с молекулярной массой 785 и гидроксильным числом 356 мг КОН/г. Содержание гидроксильных групп СА составляет 0,08 мас.%. Количество ПИЦ, используемого в синтезе, 120,2 г.

П р и м е р 10. Получение ППУ проводят аналогично примеру 2.

В качестве гидроксилсодержащего СА используют 31,6 г аддукта ТМЦГ и ОП с молекулярной массой 785 и гидроксильным числом 356 мг КОН/г. Содержание гидроксильных групп СА составляет 1,14 мас.%. Количество ПИЦ, используемого в синтезе, 146,3 г.

П р и м е р 11. Получение ППУ проводят аналогично примеру 2.

В качестве гидроксилсодержащего СА используют 37 г аддукта ТМЦГ и ОП с молекулярной массой 785 и гидроксильным чис- лом 356 мг КОН/г. Содержание гидроксильных групп СА составляет 1.33 мас.%. Количество ПИЦ, используемого в синтезе, 150,9 г.

Физико-механические свойства ППУ, полученных по примерам 1-11, представлены в таблице.

Формул а изобретения

Способ получения интегрального полужесткого пенополиуретана путем смешения сополимера окиси пропилена и окиси этилена с мол.м. 5000, триэтаноламина, мо- ноэтиленгликоля, 1,4-диазобицикло- (2,2,2)октана и гидроксилсодержащего сшивающего агента с последующим введением полиизоцианата. содержащего 30- 31% NCO-rpynn, отверждением и.

одновременным вспениванием с помощью трихлорфторметана или метиленхлорида, отличающийся тем, что. с целью улучшения прочностных характеристик пенополиуретана при одновременном упрощении процесса, в качестве гидроксилсодержащего сшивающего агента используют аддукт 2,2,6,6-тетраметилол- циклогексанола и окиси пропилена с мол.м. 620-965 и гидроксильным числом 290-450 мг КОН/г в количестве, обеспечивающем содержание гидроксильных групп сшивающего агента, равное 0,2-1,15% от массы гидроксилсодержащего компонента.

Использование: для изготовления деталей внутренней отделки автомобилей. Сущность изобретения: при получении пенополиуретана вначале смешивают сополимер окиси пропилена и окиси этилена с мол.м. 5000 с триэтаноламином моноэти- ленгликолем, 1,4-диазобицикло- (2,2,2) октаном и гидроксилсодержащим сшивающим агентом, а затем вводят поли- изоцианат, содержащий 30-31% NCO- групп, с последующим отверждением и вспейиванием с помощью трихлорфторме- тана или метиленхлорида. В качестве сшивающего агента используют аддукт 2,2,6,6-тетраметилцу1клогексанола и окиси пропилена с мол.м. 620-965 и гидроксильным числом 290-450 мг КОН/г в количестве, обеспечивающем содержание гидроксиль- ных групп сшивающего агента, равное 0,20- 1,15% от общего содержания гидроксилсодержащего компонента. Смесь выливают в металлическую форму, где выдерживают в течение 2 ч. 1 табл.

IТриметилбллропан

ZАллукт ТМЦГ и ОП с

1265

0,76

0,26

0.15

3

1,7