Способ получения гидроксилсодержащего сырья для жестких заливочных пенополиуретанов Советский патент 1993 года по МПК C07G1/00 C08K11/00 

Изобретение относится к получению гидроксилсодержащих соединений (ГСС), используемых в рецептурах жестких зали- воч ных пенополиуретанов (ППУ).

Известен способ получения гидроксил- сод эржащего сырья для ППУ путем оксипро- пи/ирования щелочного лигнина в присутствии щелочного катализатора и органического растворителя при 20-250°С.

Однако необходимость поддержания тем 1ературного режима в указанных интервалах усложняет технологию процесса. Кроме

, полученные продукты не растворяются

де, что затрудняет их использование в

тог в в ре

эптурах жестких заливочных ППУ.

Наиболее близок к предлагаемому способ получения в качестве гидроксилсодер- жащего сырья простых олигоэфиров путем оксипррпилирования лигносульфонатов в 40- водном растворе при 150-170°С.

Однако рецептуры заливочных ППУ на основе полученных простых олигоэфиров вследствие повышенного содержания гидроксильных групп - 30-50% (гидроксильное число 990-1650) характеризуются повышенной реакционной способностью при вспе- нивании, что затрудняет регулирование параметров вспенивания, а также приводит к термодеструкции получаемого ППУ. Кроме того, высокие значения температур, достигаемые в процессе вспенивания, препятствуют частичной замене экологически вредного вспенивающего агента фреона- 113 на экологически безвредный - воду. Следует отметить также, что наличие большого количества бифункциональных пропи- ленгликолей в описанных олигоэфирах не позволяет получать на их основе жесткие заливочные ППУ с хорошими физико-механическими показателями.

Цель изобретения - снижение температуры вспенивания рецептур жесткого заливочного пенополиуретана.

Поставленная цель достигается известным способом получения ГСС, включающим оксипропилированиё водного раствора техел

G

vj О

Ю

2

нических лигносульфонатов в присутствии щелочного катализатора при повышенной температуре, в котором оксипропилирова- нию подвергают 47-53%-ный водный раствор технических лигносульфонатов (Л СТ) и глицерина «соотношении 1,00:0.41-1,10при 110-120°С до получения целевого продукта с содержанием гидроксильных групп 13,2- 14,7% (гидроксильным числом 436-485).

Осуществляют способ следующим об- разом, - ;/ ; . ... .

Расчетное количество натриевых или кальций-натриевых технических лигносульфонатов(ТУ; 13-0281036-05-89, марки А, Б или В) в виде 47-53%-ного водного раствора глицерина и тидроксида калия загружают в реактор, нагретый до 110-120°С и при постоянном перемешивании постепенно подают оксид пропилена до получения ГСС.с предлагаемым содержанием гидроксильных групп, После завершения подачи оксида пропилена проводят так называемую выдержку, т. е, перемешивание продукта при температуре реакции до полного завершения реакции оксипропилирования (о чем судят по резуль- тэтам анализа продукта на присутствие оксида пропилена), затем полученный олигоэфир нейтрализуют ледяной уксусной кислотой и сушат известным способом.

Уменьшение количества глицерина в исходной смеси ниже 0,41 ч. на 1 ч. ЛСТ приводит к увеличению процентного содержания воды и, следовательно, увеличению содержания гидроксильных групп в целевом продукте выше 14,7%, что затрудняет регулирование параметров вспенивания, а также приводит к повышению максимальной температуры, развивающейся при вспенива- нии ППУ-рецептуры, и к термодеструкции материала...-.. . .

Увеличение содержания глицерина в исходной смеси свыше 1,10 ч. на 1 ч. ЛСТ приводит к снижению содержания гидроксильных групп в получаемом продукте ниже 13,2%, что вызывает усадку жестких заливоч- ных ППУ при вспенивании фреоном-113.

Снижение температуры, при которой ведется синтез, ниже 110°С приведет к резкому замедлению процесса, повышение же температуры свыше 120°С вызовет деструк- цию лигносульфонатов и приведет к нежелательному возрастанию содержания гидроксильных трупп в целевом продукте.

Способ иллюстрируется следующими примерами, . .

П р им ер Т. 23,0 кг ЛСТ, 9,5 кг глицерина

(соотношение ЛСТ:глицерин 1,00:0,41) и 0,9

-кг гидроксида калия загружали в реактор и

при перемешивании нагревали до 110°С,

затем в реактор постепенно подавали 29,0

кг оксида пропилена, после чего проводили выдержку 2,5 ч, сушили продукт вакуумиро- ванием до содержания 0,5% влаги и, слив из реактора 20 кг продукта, оставшуюся часть продукта оксипропилировали, дополнительно подавая в реактор 34 кг оксида пропилена, затем выдерживали 2,5ч, после чего продукт нейтрализовали до рН 7,9 и сушили вакуумированием.. .

Полученный продукт содержит 14,7% гидроксильных групп (гидроксильное число 485), имеет вязкость по Гепплеру при 25tfC 820 мПа-с и полностью растворяется в воде.

П р-и м е р 2. 23,0 кг ЛСТ, 18,4 кг глицерина (соотношение ЛСТ:глицерин 1,00:0,80) и 0,9 кг гидроксида калия загружали в реактор и при перемешивании нагревали до 115°С, затем в реактор постепенно подавали 116,0 кг оксида пропилена, после чего выдерживали 2,5 ч, затем продукт нейтрализовали до рИ 7,1 и сушили вакуумиро- вэнием.

Полученный продукт содержит 14,0% гидроксильных групп (гидрЪксильное число 462), имеет вязкость по Гепплеру при 25°С 660 мПа-с и полностью растворяется в воде.

П р и м е р 3,- 11.5 кг ЛСТ, 12.7 кг глицерина (соотношение Л СТ: глицерин 1.0-1,10) и 0,7 кг гидроксида калия загружали в реактор и при перемешивании нагревали до 120°С, затем в реактор постепенно подавали 74,0 кг оксида пропилена, после чего выдерживали 2,5 ч, затем продукт нейтрализовали до рН 7,0 и сушили вакуумиро- ванием.

Полученный продукт содержит 13,2% гидроксильных групп (гидроксильное число 446), имеет вязкость по Гепплеру при 25 С 543 мПа-с и полностью растворяется в воде.

Продукты 1-3, полученные, как описано в примерах, и ГСС,.полученный по прототипу, использованы для получения жестких заливочных ППУ, Во всех случаях для получения ППУ брали 100 г продукта, 22 г трихлорэтилфосфата, 3 г поверхностно-активного соединения КЭП-2,1,85 г диметилз- таноламина и 2 г 30%-ного раствора ацетата калия в этиленгликрле, затем добавляли указанные в таблице количества фреона (Г-113), воды иполиизоцианата(ПИЦ)и, Перемешав смесь в течение 10 с с помощью механической мешалки (1400 об/мин), определяли время старта и время геля-вспенивающейся композиции, а также .с помощью термопары - максимальную температуру при вспенивании. Полученные данные а также показатели плотности, прочности и модуля упругости при сжатии приведены в таблице.

Условия получения и характеристики ППУ-рецептур и ППУ-материалов

(ак видно из результатов вспенивания композиций, содержащих предлагаемое

гсс

максимальная температура при вспенивании не превышает 140°С, что позволяет получать качественные ППУ.. При вспенива- нии композиции с использованием ТСС, полученного по прототипу, температуры в блоке nriV достигает 180-192°С, что приводит к тер- мод ;струкции материала, или т.н. скорчингу. Кроме того,-способ позволяет в два раза сни0

зить содержание экологически вредного вспенивающего агента фреона-113.

Так, если в примерах 1, 2 и 3 снижение содержания Ф-113 в два раза приводит к повышению температуры вспенивания только до 140°С, то в примере по прототипу такое же снижение содержания фреона приводит к повышению температуры вспенивания до 192°С, что не позволяет получать качественные изделия;

Использование изобретения: для приготовления жестких заливочных пенополиуретанов. Сущность изобретения: продукт - оксипропилированный щелочной лигнин, гидроксильноечисло 485, вязкость по Геппле- ру при 25°С 820 м Па.с. Реагент 1: лигносуль- фонат в виде 47-53 %-ного водного раствора. Реагент 2: глицерин. Условия реакции: при массовом соотношений реагент 1: реагент 2 1,00:0,41-1.00 при 110-120°С. 1 табл.

Формулаизобретения

Способ получения гидроксилсодержа- щего сырья для жестких заливочных пено- полиуретанов путем оксипропилирования техь ических лигносульфонатовв растворе в

утствйи щелочного катализатора, о т- и та ю щ и и с я тем, что, с целью снижения

имальной температуры вспенивания

при

л

мак

Условия получения и характеристики ППУ-рецептур и ППУ-материалов

рецептур жесткого зали&очногб пенополиу- ретана, оксипропилированию подвергают 47- 53%-ный водный раствор технических лигносульфонатов и глицерина, взятых в массовой соотношении 1,00:0,41-1,10 при 110- 120РС и процесс оксипропилирования ведут до получения целевого продукта с содержанием гидроксильных групп 13,2-14,7%.