Способ получения эластичного пенополиуретана для изготовления мягких элементов мебели

 

Изобретение относится к химии полиуретанов и касается способа получения эластичного формованного пенополиуретана, используемого в мебельной промышленности. Изобретение направлено на улучшение физико-механических показателей ППУ, а именно уменьшение его остаточной деформации и увеличение разрушающего напряжения при сжатии. Способ получения эластичного пенополиуретана для изготовления мягких элементов мебели заключаeтся во взаимодействии смеси гидроксилсодержащих соединений, кремнийорганического пеностабилизатора, вспенивающего агента, катализатора и изоцианатного компонента с последующей заливкой композиции в форму, вспенивания и отверждения, отличается тем, что в качестве смеси гидроксилсодержащих соединений используют смесь со средней эквивалентной массой 1000 - 1280 и средней функциональностью 2,8 - 3,2, которая включает в себя оксипропилированный триол с мол.м. 5000, оксиэтилированный диол с мол.м. 10000, оксиэтилированный пентаэритрит с мол. м. 500 и/или азотсодержащий олигоэфир с мол.м. 290, а в качестве катализатора используют смесь 1,4-диазабицикло (2.2.2)октана, диметилэтаноламина и/или мочевины в количестве 0,6 - 1,0 маc.ч. на 100 маc.ч. смеси гидроксилсодержащих соединений. 1 табл.

Изобретение относится к химии полиуретанов и касается способа получения эластичного формованного пенополиуретана, который можно использовать в мебельной промышленности.

Известен способ получения формованного пенополиуретана (ППУ) на основе полиольной смеси, содержащей триол с мол.массой 4000-7000, диол или триол с мол. массой 600-3500 и полиоксиалкиленполиол с мол.массой 100-3500, модифицированного полиолом полиизоцианата, катализатора, вспенивающего агента - хладона. Получают формованный ППУ с улучшенной эластичностью, который может быть использован в производстве мебели [1 - DK 231214 А, 1985].

Недостатком данного метода является использование хладона в качестве вспенивающего агента. Кроме того, применение в качестве катализатора триэтилендиамина нежелательно ввиду его высокой токсичности.

Известна композиция для изготовления эластичных формованных изделий мебельного назначения, включающая смесь простых полиэфиров со средней эквивалентной массой Е_ср., равной 1600, и средней функциональностью смеси f, равной 3.4, катализатор, кремнийорганическое соединение, воду, а в качестве изоцианатного компонента содержащая раствор продукта взаимодействия смеси полиизоцианата и толуилендиизоцианата с полиоксиалкиленглицерином с мол. массой 4500-6000 и полиоксиэтиленгликолем с мол.м. 400-600 в толуилендиизоцианате [2 - RU 2022973 А1, 1994].

В качестве смеси простых полиэфиров используют оксиалкилированный триол с мол.массой 4500-6000, азотсодержащий олигоэфир с мол.м. 290-610, оксиалкилированный триол с мол.м. 3000-3600.

Использование таких смесей приводит к получению пенополиуретана с низкой кажущейся плотностью, однако относительная остаточная деформация недостаточно высока, а величина напряжения сжатия материала не превышает 3,5 кПа.

Целью настоящего изобретения является уменьшение остаточной деформации пенополиуретана и увеличение напряжения сжатия.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве полиольной составляющей ППУ-системы используется смесь гидроксилсодержащих соединений со средней эквивалентной массой 1000-1280 и средней функциональностью 2,8-3,2, которая включает в себя оксиалкилированный триол с мол.м. 5000, оксиэтилированный диол с мол. м. 4500-10000, оксиэтилированный пентаэритрит с мол.м. 400-800 и/или азотсодержащий олигоэфир с мол.м. 290. Катализатором в данной системе является смесь 1,4-диазабицикло(2.2.2)октана, диметилэтаноламина и/или мочевины, суммарное количество которых составляет 0,6-1,0 мас.ч. на 100 мас.ч. смеси гидроксилсодержащих соединений при следующем соотношении катализаторов.

Было найдено, что использование полиольной составляющей с Е, равной 1000-1280, и f, равной 2,8-3,2, позволяет получить структуру пенополиуретана, обладающую пониженной остаточной деформацией и увеличенным напряжением сжатия.

Расчет средней функциональности (f_ср) и средней эквивалентной массы (Е_ср) проводился по следующим формулам: где α_i - доля каждого компонента в смеси; М_i - молекулярная масса отдельного компонента; %ОН_i - содержание гидроксильных групп в отдельном компоненте; Е_i - эквивалентная масса отдельного компонента; 17 - молекулярная масса гидроксильной группы.

По изобретению используется следующее сырье: Простые полиэфиры марок Лапрол 5003-2Б-15 - ТУ 6-55-62-93
Лапрол 504-2-100 - ТУ 2226-313-10488057-94
Лапрол 10002-2-80 - ТУ 6-55-221-1208-91
Лапрамол 294 - ТУ 6-55-221-1222-91
Полиизоцианат (ПИЦ) - ТУ 113-03-38-106-90 (или импортный продукт)
Толуилендиизоцианат (ТДИ) 80/20 - ТУ 113-03-17-17-85 (или импортный продукт)
Вода дистиллированная - ГОСТ 6709-72
1.4-диазабицикло(2.2.2)октан (ДАБКО) - ТУ 6-09-4234-77 (или импортный продукт)
Диметилэтаноламин (ДМЭА) - ТУ 6-02-1086-91
Пеностабилизатор
Продукт 133-176 - ТУ 6-02-1233-82 (или импортный продукт)
Мочевина - ГОСТ 2081-92
Переработка композиции осуществляется как на заливочных машинах для получения ППУ, так и при ручном способе смешения на механической мешалке.

Для получения пенополиуретана в соответствующий сосуд берут последовательно навески гидроксилсодержащих соединений, вспенивающего агента, пеностабилизатора, смеси катализаторов и все перемешивают на механической мешалке в течение 1->3 мин в зависимости от общей массы компонента. Затем добавляют требуемое количество изоцианатного компонента, всю композицию перемешивают 8-10 с и выливают в форму.

Могут быть приготовлены предварительно как смесь гидроксилсодержащих соединений (отдельно), так и их смесь с катализаторами и другими добавками.

Данное изобретение иллюстрируется следующими примерами.

ПРИМЕР 1.

Готовят смесь из оксипропилированного триола с мол.м 5000 (%ОН = 1.01) - 95.2 мас.ч., оксиэтилированного диола с мол.м. 10000 (%ОН = 0.34) - 2.9 мас. ч., азотсодержащего олигоэфира с мол.м. 290 (%ОН = 23.3) - 1.9 мас.ч. (Е_ср = 1000, f_ср = 3.2). Далее вводят 0.4-0.5 мас.ч. кремнийорганического пеностабилизатора (продукт 133-176), 0.2 мас.ч. ДАБКО, 0.6 мас.ч. ДМЭА, 3.3 мас.ч. вспенивающего агента (вода). После перемешивания до однородного состояния в композицию вводят 45 мас.ч. изоцианатного компонента с содержанием NCO-групп 36-38% (смесь ТДИ 80/20 и ПИЦ). Перемешивают в течение 8-10 с и выливают в металлическую форму (160х160х100 мм), подогретую до (50±5)^oC. Закрытую форму выдерживают в течение 8-10 мин. Затем форму открывают и извлекают образец эластичного ППУ. Через 24 часа определяют следующие показатели: кажущуюся плотность, разрушающее напряжение при сжатии, остаточную деформацию при сжатии за 72 часа, сопротивление раздиру.

Свойства пенопластов по данному и другим примерам представлены в таблице.

ПРИМЕР 2.

Готовят смесь из оксипропилированного триола с мол.м 5000 - 95.3 мас.ч., оксиэтилированного диола с мол. м. 10000 - 1.9 мас.ч., оксиэтилированного пентаэритрита с мол.м. 500 - 2.8 мас.ч. (Е_ср = 1233, f_ср = 3.2). Далее вводят 0.4 мас.ч. кремнийорганического пенорегулятора, 0.2 мас.ч. ДАБКО, 0.27 мас. ч. ДМЭА, 0.5 мас.ч. мочевины, 3.3 мас.ч. вспенивающего агента (вода). Далее - аналогично примеру 1.

ПРИМЕР 3.

Готовят гидроксилсодержащую смесь с Е_ср = 1280, f_ср = 2.8. Каталитическая смесь - 0.6 мас.ч. состоит из ДАБКО + ДМЭА. Далее - по примеру 2.

ПРИМЕР 4.

Готовят гидроксилсодержащую смесь с Е_ср = 1230, f_ср = 3.0. Каталитическая смесь - 0.8 мас.ч. состоит из ДАБКО + мочевины. Далее - по примеру 2.

ПРИМЕР 5 (по прототипу).

Готовят гидроксилсодержащую смесь с Е_ср = 1600, f_ср = 3.4. Каталитическая смесь - 0.7 мас.ч. состоит из ДАБКО + ДМЭА + триэтаноламин.

Предлагаемый материал прошел промышленное освоение и используется для изготовления мягких элементов мебели.

Источники информации.

1. Патент ГДР N 231214. Опубликован 24.12.85 г. МКИ C 08 G 18/06, C 08 G 18/14.

2. Патент России N 2022973. Заяв. 13.08.91 г., оп. 15.11.94 г. БИ N 21, МКИ C 08 18/12 (C 08 G 18/12, 101:00).

Формула изобретения

Способ получения эластичного пенополиуретана для изготовления мягких элементов мебели взаимодействием смеси гидроксилсодержащих соединений, кремнийорганического пеностабилизатора, вспенивающего агента, катализатора и изоцианатного компонента с последующей заливкой композиции в форму, вспениванием и отверждением, отличающийся тем, что в качестве смеси гидроксилсодержащих соединений используют смесь со средней эквивалентной массой 1000 - 1280 и средней функциональностью 2,8 - 3,2, которая включает в себя оксипропилированный триол с молекулярной массой 5000, оксиэтилированный диол с молекулярной массой 10000, оксиэтилированный пентаэритрит с молекулярной массой 500 и/или азотсодержащий олигоэфир с молекулярной массой 290, а в качестве катализатора используют смесь 1,4-диазабицикло(2.2.2)октана, диметилэтаноламина и/или мочевины в количестве 0,6 - 1,0 мас.ч. на 100 мас.ч. смеси гидроксилсодержащих соединений.

РИСУНКИ

Рисунок 1