Способ получения наполненного пенополиуретана для теплоизоляционных изделий

 

Изобретение относится к получению пенополиуретанов с пониженной горючестью и может быть использовано для изготовления теплоизоляционных изделий. Сущность изобретения заключается в том, что пенополиуретан получают из реакционной смеси, содержащей гидроксилсодержащий компонент, целевые добавки (пеностабилизатор, катализатор, вспенивающий агент и др.), наполнитель и изоцианатный компонент, путем их смешения. Сначала смешивают гидроксилсодержащий компонент с целевыми добавками и наполнителем. В полученную смесь вводят изоцианатный компонент. В качестве наполнителя используют натриевое жидкое стекло с модулем до 4 и плотностью 1,3-1,5 г/см³. В качестве изоцианатного компонента используют ди- и полиизоцианаты с содержанием NCO-групп 29-33 мас.%. Жидкое стекло используют в количестве 50-150 мас.ч. (в пересчете на силикат натрия) на 100 мас.ч. суммы гидроксилсодержащего компонента и изоцианатного компонента. Получают пенополиуретан с плотностью на сжатие 0,4-0,5, термостойкостью 180-250^oC, огнестойкость по времени горения 2-4 с. 2 табл.

Изобретение относится к получению пенополиуретанов с пониженной горючестью и может быть использовано для изготовления теплоизоляционных изделий, в частности изделий сложной конфигурации, например в производстве многослойных цельноформованных деталей, в производстве изоляционных материалов в строительстве, в холодильной, авиационной технике.

Известен способ получения пенополиуретана путем взаимодействия полиольного компонента и целевых добавок (компонента A) и диизоцианата (компонент B), при котором вспенивание осуществляют при использовании свободного азота (N₂), выделяющегося при взаимодействии веществ, содержащих ионы NH⁺₄ и NO^-₂, в частности при взаимодействии растворов NH₄Cl и NaNO₂, которые вводят в компонент смеси, содержащей полиолы с целевыми добавками (RU 2098434, C 08 J 9/10, 1990).

Данным известным способом получают пенополиуретан, не обладающий необходимыми теплоизолирующими и огнестойкими свойствами.

Известен способ получения пенополиуретана для изделий теплоизоляционного назначения смешением гидроксилсодержащего компонента (полиэфиры П-7, П-509 на основе адипиновой кислоты, таллового масла и триэтаноламина; лапромол 294 - N, N, N', N' - тетрагидроксипропиленэтилендиамин) с полиизоцианатным компонентом в присутствии целевых добавок (вспенивающего агента, кремнийорганического пеностабилизатора) и олигоэфирного комплекса оксиэтилированной мочевины и соли щелочного металла и карбоновой кислоты в качестве катализатора. (RU 2005734, C 08 G 18/18, 94 г.). Получают пенополиуретан (ППУ) с теплостойкостью по ВИКА 105-208^oC. Известным способом получают пенополиуретан с недостаточной теплостойкостью и не обладающей огнестойкостью.

Известен способ получения огнестойкого эластичного пенополиуретана по реакции полиола и полиизоцианата в присутствии вспучивающего графита, предварительно смешанного с меламином, и таких целевых добавок как аминьевый активатор, пеностабилизатор, вода (RU 2040531, C 08 G 18/40, 1995).

Способ сложен из-за необходимости приготовления предварительной смеси графита с меламином и не обеспечивает необходимого комплекса теплоизолирующих прочностных свойств.

Известен способ получения пенополиуретана для теплоизоляционного огнестойкого материала путем взаимодействия полиольного компонента - простого полиэфирполиола с мол. массой 350-820 и целевых добавок (кремнийорганического пеностабилизатора, воды, хладона) с полиизоцианатом и диметиловым эфиром метилфосфоновой кислоты (RU 2050375, 1995). Способ не лишен недостатков, в частности в нем предусмотрено использование озоноразрушающих компонентов - хладонов, т.е. не относится к экологически чистым производствам.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является известный способ получения наполненного пенополиуретана для огнестойких и теплоизоляционных изделий взаимодействием гидроксилсодержащего компонента с изоцианатным компонентом в присутствии целевых добавок и неорганического наполнителя (SU, 593671, 1978). Известным способом предусмотрено использование в качестве неорганического наполнителя водных суспензий, различных нерастворимых или труднорастворимых в воде неорганических соединений, в том числе и силикатов. Содержание наполнителя в пенопласте не превышает 85 мас. %. Содержание NCO-группы в изоцианатном компоненте составляет 20-32 мас.%. Получаемый наполненный пенополиуретан не обладает достаточной огнестойкостью.

Технической задачей изобретения является получение наполненного пенополиуретана с высокой огнестойкостью при сохранении при этом комплекса физико-механических показателей, необходимого для использования его в качестве теплоизоляционного материала.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения пенополиуретана для теплоизоляционных изделий взаимодействием гидроксилсодержащего компонента (А) с изоцианатным компонентом (Б) в присутствии целевых добавок и наполнителя, в качестве последнего используют натриевое жидкое стекло с модулем до 4,0 и плотностью 1,3-1,5 г/см³ в качестве изоцианатного компонента (Б) - ди-и полиизоцианат с количеством NCO-групп 29-33 мас. %, при этом осуществляют предварительно смешение гидроксилсодержащего компонента с целевыми добавками и жидким стеклом, взятым в количестве 50-150 мас. ч. (в пересчете на силикат натрия) на 100 мас.ч. суммы гидроксилсодержащего и изоцианатного компонентов.

Технический результат удается достичь только при использовании указанных условий. Снижения содержания NCO-групп в полиизоцианате, изменение против указанного модуля жидкого стекла или его концентрации в реакционной смеси, а также использование в качестве наполнителя другого силиката металла приводит к резкому снижению огнестойкости.

В качестве гидроксилсодержащего полиольного компонента в способе используют сложные и простые полиэфиры или их смеси, такие как простые полиэфиры-лапролы с м.м. 370, Лапролы 5003-2Б-10 (ТУ 6-05-1513-75) - оксипропилированный глицерин с м.м. 5000; Лапрол 805, Лапрамол 294 (ТУ 6-05-1681-74), марок Лапрол 373 (ТУ 6-05-221-831-85)-оксипропилированный глицерин Лапрол 36 03-2-12 и т.д.; сложные полиэфиры марок П-2200, ПЭФ П-7 (ТУ 6-05-221-429-80), П-509 - на основе таллового масла, триэтаноламина и адипиновой кислоты, ПДА-800 (полиэтиленглисольадипинат) и др.

В качестве целевых добавок в заявленном способе используют различные традиционные добавки, обычно используемые при получении пенополиуретанов, такие как пеностабилизаторы (пенорегуляторы), катализаторы, вспенивающие агенты, вода, органические растворители.

В качестве пеностабилизаторов используют, в частности, кремнийорганические пеностабилизаторы КЭП-2, КЭП-3 оксиалкиленорганосилоксановый блоксополимер (ТУ 6-02-996-75), или КС-43, КС-53 (фирмы БАСФ) продукт 133-176, представляющие собой трис (триметилсилокси) фенилсилан или ди (алкилполиоксипропилен) силан или частично алкилированный ди (полиоксипропилен) силан.

В качестве катализатора используют третичные амины: диметилэтаноламин, диазобициклооктан; растворы солей щелочных металлов в гликолях, например 30% раствор ацетата калия в этиленгликоле или глицерине и др.

В качестве вспенивающего агента используют, в частности порофор ЧХЗ-21 (азодикарбонамид), пенообразующий концентрат Пенокон П1-У или СЗА (ТУ 6-05-221-840-85); и др.

В качестве жидкого стекла используют натриевое жидкое стекло с модулем до 4 и плотностью 1,3-1,5 г/см³.

В качестве изоцианатного компонента используют диизоцианаты и полиизоцианаты с содержанием NCO-групп 29-33% (полиизоцианаты марок А и Б; толуолендиизоцианаты; ПИЦ - смесь 4,4 - дифенилметандиизоцианат с более высокофункциональными полиметиленполифенилендиизоцианатами и др.) При получении пенополиуретана данным способом возможно использование таких дополнительных добавок как поверхностно-активные вещества, пигменты, красители.

Пример. Получают пенополиуретан по стандартной рецептуре, смешивая компонент А, содержащий простой полиэфир Лапрол 805 или Лапрол 294 или их смесь и целевые добавки (катализатор-диазобициклооктан, пеностабилизатор КЭП-2, вспенивающий агент порофор ЧХЗ-21, (жидкое стекло) и компонент Б - полиизоцианатный компонент с содержанием NCO-групп 29-33% (полиизоцианат Б) в традиционных соотношениях 1;1; натриевое жидкое стекло с модулем 2,75-3,06 и плотностью 1,33-1,49 г/см³ из расчета 50-150 мас.ч. на 50 мас.ч. компонента А реакционной смеси. Образовавшуюся смесь интенсивно перемешивают и выливают в форму. Процесс вспенивания и формообразования заканчивается через 10-20 мин. Полное отверждение материала (пенополиуретана) наступает через сутки.

В табл.1 приведены рецептуры реакционной смеси для получения пенополиуретана.

Результаты испытаний образцов теплоизоляционных материалов после стабилизации их свойств в течение 14 суток при температуре (20±5)^oC приведены в табл.2.

Как видно из приведенных в табл.2 данных, предлагаемые теплоизоляционные материалы отличаются повышенной термо- и морозостойкостью, достаточно низким коэффициентом теплопроводности и огнестойкостью.

Формула изобретения

Способ получения пенополиуретана для теплоизоляционных изделий взаимодействием гидроксилсодержащего компонента с изоцианатным компонентом в присутствии целевых добавок и неорганического наполнителя, отличающийся тем, что в качестве неорганического наполнителя применяют натриевое жидкое стекло с модулем до 4 и плотностью 1,3 - 1,5 г/см³, в качестве изоцианатного компонента- ди- и полиизоцианаты с содержанием NCO-групп 29 - 33 мас.%, причем, предварительно смешивают гидроксилсодержащий компонент с целевыми добавками и жидким натриевым стеклом с последующим взаимодействием полученной смеси с изоцианатным компонентом и использованием натриевого жидкого стекла в количестве 50 - 150 мас.ч. в пересчете на силикат натрия на 100 мас.ч. суммы гидроксилсодержащего и изоцианатного компонентов.

РИСУНКИ

Рисунок 1