Способ получения интегрального эластичного пенополиуретана Советский патент 1987 года по МПК C08G18/14 

О

СО

о

00

4 Изобретение относится к области получения интегральных эластичных пенополиуретанов (нэп), которые в настоящее время находят все.более широко применение в различных областях промышленности - автомобильной, обувной и др. и представляют собой пенопласты с ячеистой сердцевиной и плотной монолитной коркой. Применение материалов подобного типа позволяет получать готовое изде лие за один рабочий прием путем залиыки в специальное герметично закры тые формы с нанесенным на поверхност формы тиснением, имитирующим рисунок кожи. Готовое изделие воспроизводит на наружной поверхности этот рисунок и не требует дополнительной обтяжки кожей или другими материалами. Известно также применение в рецеп турах ИЭП в качестве изоцианатного .компонента предполимеров или квазипредполимеров с концевыми NCO-rpynпами. Известен способ получения пенополиуретана через форполимер на оснойе полифурита с концевьми NCO-группами, который приводит к получению материала с высоким объемным весом (порядка 700-800 кг/м). Известен способ, основанный на применении предполимера из толуилендиизоцианата (ТДИ) и полиоксипропилейгликоля м.в, 1000, однако для получения пенополиуретана (ППУ) с хорошими физико-механичес кими свойствами в качестве удлинителей цепи использованы полиядерные ароматические диамины, которые, как известно, являются высокотоксичными

канцерогенными веществами.

Известен способ получения ИЭП с использованием предполимера на основе ТДИ и трехатомного спирта. Недостатком этого способа является сравнительно высокий объемный вес получающегося материала (200 кг/м ), а также высокий показатель остаточной деформации при сжатии (10-14%), в то время как для некоторых возможных областей применения, например, в автомобильной промышленности, а также в производстве мотоциклов (для изготовления сидений) от материала требуются хорошие прочностные свойства в сочетании с возможно болре низким объемным весом и низкой .остаточной деформацией при сжатии, которая характеризует упругость материала.

веса квазипредполимера полиоксиалкилендолиола молекулярного веса 4005000.

Содержание полиоксиалкиленполиолов в квазипредполимера вьш1е 15% делает последние вязкими и неудобными для переработки, при содержании полиоксиалкиленполиолов ниже 5% резко возрастает % NCO-rpynn в квазипредполимере, что также неудобно при переработке таких систем машинным способом, так как соотношение компонентов при заливке резко меняется в сторону увеличения полиэфирного

компонента.

Содержание свободных NCO-rpynn в квазипредполимере составляет 28-36%. Весовое соотношение полиизоцианата (ПИЦ) к ТДИ меняется в пределах от 4 Ближайшим по технической сущности к данному изобретению является известный способ получения интегрально-. го эластичного пенополиуретана путем взаимодействия квазипредполимера с концевыми NCO-группами с гидроксилсодержащим соединением в присутствии сшивающего агента, катализатора и вспенивающего агента, по которому в качестве квазипредполимера, используют продукт реакции чистого дифенилметандиизоцианата и низкомолекулярных полиоксиалкиленгликолей. Однако при осуществлении этого способа нельзя получить пенополиуретан с низким объемньм весом, хорошей упругостью и эластичностью. Например при использовании квазипредполимера на основе чистого ди- фенилметандиизоцианата и полиоксипропилентриола с мол.весом 5000 получают материал с объемным весом 250300 кг/м , относительным удлинением и высокой величиной остаточной деформации. Такой материал в ряде случаев применять нельзя, например, для получения седел мотоциклов, саней. Целью изобретения является получение пенополиуретана с низкими объемным весом и остаточной деформацией при сжатии при сохранении высоких прочностных показателей. Эта цель достигается тем, что в |сачестве квазипредполимера используют продукт реакции полиизоцианата, содержащего 50-60% дифенилметандиизоцианата, и толуилендиизоцианата, взятых в весовом соотношении 0,6:1-1,6:1 соответственно, с 5-15% от 36 0,6:1 до 1,6:1. При изменении соотно шения ПЩ и ТДИ в составе квазипредполимера в сторону еще большего снижения содержания ПИЦ существенно увеличивается время отверждения НЭП в форме, что неприемлемо с технологической точки зрения. Увеличение содержания 1ШЦ вьше указанного предела приводит к ухудше нию прочностных свойств материала. В качестве гидроксилсодержащего компонента при получении НЭП по дан.ному способу используют простые поли эфиры, типа гомополимеров или сополимеров окисей алкиленов. В качестве сшивающего агента могут быть использовано многоатомные спирты, например, 1,4-бутандиол, этиленгликоль, триметилпропан и т.п. а также олигомерные гидроксилсодержа щие соединения, типа полиоксиалкилен гликолей. Предпочтительное количество сшивающего агента 10-15 вес.ч на 100 вес.ч. основного полиэфирного компонента. В качестве вспенивающего агента используют низкокипящие галоидсодержащие углеводороды, например метилен хлорид , трихлормонофторметан (фреон-11), и др. Предпочтительные количества 20-40 вес.ч. на 100 вес.ч. ос новного полиэфирного компонента. В качестве катализатора могут быть использованы третичные амины, например диазабициклооктан (ДАБКО), взятый в количестве от 0,5 до 1,0 вес.ч. на 100 вес.ч. основного полиэфирного компонента. I Пример 1. К 400 вес.ч. сополимера окиси пропилена и окиси эти лена (содержание окиси этилена 10%) молекулярного веса 5000 добавляют 51,20 вес.ч. 1,4-бутандиола, 3,38 вес.ч. ДАБКО, 48 вес.ч. метилен хлорида, 48 вее.ч. фреона-11. Массу перемешивают со скоростью 1400 об/мин в течение 30-40 с, затем при работающей мешалке добавляют 184 вес.ч. квазипредполимера на основе 2,4-изомера ТДИ, ПИЦ, и полиоксипропиленгликоля (ПОПГ) мол.в. 500. Состав квазипредполимера (вес.ч.): ТДИ-44,0 ПИЦ 46,0, ПОПГ-10 (%NCO-rp 38,0). Смесь перемешивают в течение 10-15 с, быстро выливают в металлическую форму, имеющую t 20-40 С, размером 300«200«100 мм и герметизируют . 4 Выдерживают при комнатной температуре в течение 10 мин и извлекают из формы готовое изделие, имеющее ячеистую сердцевину и плотную наружную корку. Изделие вьздерживают 24 ч при комнатной температуре, после чего испытываютВ этом примере и последующих синтез квазипредполимера проводился в реакторе емкостью 50 л из нержавеющей стали, снабженным якорной мешалкой (и-270 об/мин), термопарой, рубашкой для обогрева и охлаждения, загрузочным люком и сливным вентилем. В реактор загружают рассчитанные количества ТДИ и ПИЦ, включается .мешалка и обогрев аппарата. Смесь перемешивают до достижения температуры ±5. По достижении указанной температуры добавляют рассчитанное количество соответствующего полиоксиалкиленполиола, далее смесь перемешивают при температуре 60 С-5 в течение 1 ч, после чего берется проба на содержание NCO-rpynn, которое должно быть близким к рассчитанному теоретически. Пример 2. Рецептура соответственно примеру № 1, но заливка проводилась на машине 1-63 в форму седла мотоцикла Ирбитского машзавода. ;Соотношение компонентов ,0:1. ; В состав компонента А входят гид;роксилсодержащее соединение, сшиваю:щий агент, катализатор, вспениваю:щий агент. Компонент Б представляет собой квазипредполимер. Пример 3. Пенополиуретан получают по примеру № 1, нов качестве иЗоцианатного компонента берут 184 вес.ч. квазипредполимера на основе ТДИ с содержанием изомеров: 2,465%, 2,6-35% (ТДИ-65/35), ПИЦ и полиоксипропиленгликоля сол.в. 500. Состав квазипредполимера (вес.ч.): ТДИ 65/35-44,0, ПИЦ 46,0, ПОПГ-10. (% NCO-rp. 33,0). Пример 4. Рецептура соответственно примеру № 3, но заливка проводилась на машине 1-10, в форму седла мотоцикла Ирбитского машзавода. Соотношение компонентов А:Б 3,0:1. Пример 5. Пенополиуретан получают по примеру 1, но в качестве ИЗоцианатного компонента берут 198,0 вес.ч. квазипредполимера на основе ТДИ с содержанием изомеров: 5 2,4-65%, 2,6-35% (ТДИ 65/35), ПЩ и полиоксипропиленгликоля, мол,в. 500 (состав квазипредполимера (вес.ч.): ТДИ 65/35-34,8, ПИЦ 55,2, ПОПГ-10 (% NCO-rp. 30,0). Пример 6. Пенополиуретан получают по примеру 1, но в качеств изоцианатного компонента берут 184,75 вес.ч. квазипредполимера на основе 2,4-изомера ТДИ, ПИЦ и полиоксипропиленгликоЛя мол.в. 500. Состав квазипредполимера (вес.ч.): ТДИ-53,85, ПИЦ-36,15, ПОПР-10 (% NCO-rp. 34,00). Пример 7. Пенополиуретан по лучают по примеру 1, но в качестве изоцианатного компонента берут 165,60 вес.ч. квазипредполимера на основе ТДИ с содержанием изомеров: 2,4-65%, 2,6-35% (ТДИ 65/35), ПИЦ и полиоксиэтиленгликоля (ПОЭГ) мол.в. - 400. Состав квазипредполимера (вес.%) ТДИ 65/35-46,5, ПИЦ 48,5, ПОЭГ-5,0 (% NCO-rp. 36,50). Пример 8. Пенополиуретан п лучают по примеру 1, но в качестве изоцианатного компонента берут 180,70 вес.ч. квазипредполимера на основе ТДИ с содержанием изомеров: 2,4-65%, 2,6-35 ТДИ 65/35. Состав квазипредполимера (вес.ч.): ТДИ 65/ /35-44,00, ПИЦ 46,00, ПОЭГ-10 (% NCO-rp. 33i40). и м е р 9. Пенополиуретан п П р по примеру 1, но в качестве лучают изоцианатного компонента берут 201,78 вес.ч. квазипредполимера на основе ТДИ с содержанием изомеров: 2,4-65%, 2,6-35% (ТДИ 65/35), ПИЦ и полиоксиэтиленгликоля мол.в. 400. Состав квазипредполимера (вес.ч.): ТДИ 65/35-41 58, ПИЦ 43,42, ПОЭГ15,0 (% NCO-30,0). Пример 10. Пенополиуретан получают по примеру 1, но в качестве изоцианатного компонента берут 188,90 вес.ч. квазипредполимера на основе ТДИ с содержанием изомеров: 2,4-65%, 2,6-35% (ТДИ 65/35), ПИЦ и полиоксиалкилентриола мол.в. 5000. Состав квазипредполимера (вес.ч.): ТДИ 65/35 - 44,0; ПИЦ 46,0, полиоксиалкилентриол - 10 (% NCO-32,0). Пример 11. Пенополиуретан получают по примеру 1, но в качестве изоцианатного компонента берут 176,00 вес.ч. квазипредполимера на основе ТДИ с содержанием изомеров: 2,4-65%, 2,6-35% (ТДИ 65/35), ПИЦ и полиоксиалкилентриола, мол.в. 3000. Состав квазипредполимера (вес.ч.): ТДИ 65/35-44,0, ПИЦ 46,0, полиоксиалкилентриол-10 (% NCO-34,35). Свойства образцов, полученных в соответствии с примерами, сведены в таблицу. Из таблицы видно, что образцы ИЭП, полученные по предлагаемому способу, обладают хорошими прочностными свойствами низкой остаточной деформацией (не более 5%) при сниженном объемном весе (не более 130 кг/м).

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНОГО ЭЛАСТИЧНОГО ПЕНОПОЛИУРЕТАНА., путем взаимодействия квачипредполиме- ра с концевыми NCO-группами с гидрок- силсодержащим соединением в присутствии сшивающего агента, катализатора и вспенивающего агента, отличающийся тем, что, с целью получения пенополиуретана с низкими объемным весом и остаточной деформацией при сжатии при сохранении высоких прочностных показателей, в качестве квазипредполимера используют продукт реакции полиизоцианата, содержащего 50-60% дифенилметандиизо- цианата, и толуилендиизоцианата, взятых в весовом соотношении 0,6:1-1|6:1 соответственно, с 5-15% от веса квазипредполимера полиоксиалкиленполио- ла молекулярного веса 400-5000.