Композиция для получения жесткого изоциануратуретанового пенопласта

 

Изобретение относится к композициям для получения жестких изоциануратуретановых пенопластов и может использоваться для изготовления теплоизоляционных с повышенной огнестойкостью покрытий и изделий, используемых в строительстве, машиностроении, судостроении, холодильной технике, энергетике. Описывается композиция для получения жесткого изоциануратуретанового пенопласта, содержащая изоцианатсодержащий компонент, катализатор тримеризации, эмульгатор, трихлорэтилфосфат и галогенуглеводород, причем в качестве катализатора тримеризации она содержит раствор смеси дикалиевой соли диоксидифенилсульфона с фенолятом калия в этиленгликоле при их массовом соотношении 1: 0,8-1,1: 2,5-3,5 соответственно, а в качестве эмульгатора содержит смесь кремнийорганического блок-сополимера и калиевой соли ди-(алкилполиэтиленгликолевого)эфира фосфорной кислоты при их массовом соотношении 1: 15-20 соответственно. Предложенная композиция позволяет повысить огнестойкость полученных пенопластов при сохранении их физико-механических характеристик. 2 табл.

Изобретение относится к композиции для получения жестких изоциануратуретановых пенопластов и может быть использовано для изготовления покрытий и изделий с повышенной огнестойкостью, относящихся к группе горючести Г2 по ГОСТ 30244-94, применяемых в строительстве, машиностроении, судостроении, холодильной технике, энергетике.

Известна композиция для получения жесткого пенополиуретана, содержащая полиэфир, кремнийорганический пеностабилизатор, вспенивающий агент, трихлорэтилфосфат, гидроокись алюминия, третичный амин, катализатор - раствор карбоксилата щелочного металла в гликоле и полиизоцианат (патент RU N 2128676, кл. С 08 G 18/16, 18/30, С 08 L 75/04, 1999). В данной композиции для снижения горючести используется, в том числе, гидроокись алюминия, которая вводится в гидроксилсодержащий компонент в виде порошка, не растворимого в гидроксилсодержащем компоненте.

К недостаткам указанной композиции относится повышенный абразивный износ дозирующих и смесительных устройств, что резко снижает срок службы оборудования. Кроме того, при изготовлении указанной композиции увеличиваются энергозатраты ввиду необходимости непрерывного перемешивания смеси для предотвращения оседания гидроокиси алюминия и ее равномерного распределения по объему гидроксилсодержащего компонента.

Известны катализаторы тримеризации изоцианатов: алкоголяты, феноляты и карбоксилаты щелочных металлов, а также гидроокиси щелочных металлов (патенты US 5691440, 1997; US 5714565, 1998). Смесь третичного амина и раствора карбоксилата щелочного металла в гликоле описана в патенте RU N 2128676, 1999.

Недостатком пенопластов, получаемых с их использованием, является горючесть на уровне группы Г3.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения изоциануратуретанового пенопласта, заключающийся в смешении продукта взаимодействия таллового масла с триэтаноламином, вспенивающего агента, поверхностно-активного вещества и катализатора тримеризации с избытком полиизоцианата, который выбран в качестве прототипа. В качестве поверхностно-активного вещества используется кремнийорганические соединения или калиевая соль ди-(алкилполиэтиленгликоль)-эфира фосфорной кислоты, а в качестве катализатора тримеризации используется 30% раствор ацетата калия в этиленгликоле (патент RU N 2034858, кл. С 08 G 18/08, 1995). Получаемые этим способом пенопласты имеют высокие физико-механические характеристики.

К недостаткам указанного прототипа относится использование продукта на основе таллового масла (100 мас.ч. на 230-390 мас.ч. полиизоцианата), что не позволяет получать пенопласты со стабильными физико-механическими характеристиками из-за высокой зависимости качественного и количественного состава таллового масла от пород перерабатываемой древесины, места произрастания древесины, времени ее заготовки, способа транспортировки и технологических параметров варки целлюлозы, побочным продуктом которой и является талловое масло.

Кроме того, использование продукта взаимодействия таллового масла и триэтаноламина в указанных в патенте количествах позволяет получать пенопласты, относящиеся к группам горючести Г3 и Г4, что существенно ограничивает область их применения.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение огнестойкости пенопласта до группы горючести Г2 при сохранении физико-механических характеристик.

Сущность изобретения заключается в том, что композиция для получения жесткого изоциануратуретанового пенопласта содержит изоцианатсодержащий компонент, катализатор тримеризации, эмульгатор, трихлорэтилфосфат и галогенуглеводород, причем в качестве катализатора тримеризации она содержит раствор смеси дикалиевой соли диоксидифенилсульфона с фенолятом калия в этиленгликоле при их массовом соотношении 1:0,8-1,1:2,5-3,5 соответственно, а в качестве эмульгатора содержит смесь кремнийорганического блок-сополимера и калиевой соли ди-(алкилполиэтиленгликолевого) эфира фосфорной кислоты при их массовом соотношении 1:15-20 соответственно при следующем массовом соотношении компонентов, мас.ч.: Изоцианатсодержащий компонент - 47,00-53,00 Указанный катализатор тримеризации - 0,60-0,75 Указанный эмульгатор - 0,55-0,70 Трихлорэтилфосфат - 28,00-31,00 Галогенуглеводород - 8,50-10,50 В композиции в составе эмульгатора используется калиевая соль ди-(алкилполиэтиленгликолевого) эфира фосфорной кислоты общей формулы [RO(CH₂-CH₂O)_n]₂-Р(=O)ОК, где R - алкильная группа с С₆-С₁₀, а n в среднем равно 6. Предпочтительно используется Оксифос Б по ТУ 6-02-1177-92 или Оксифос Б-1 по ТУ 6-02-1336-86.

В качестве кремнийорганического блок-сополимера используются диалкилоксиалкилсилоксановые блок-сополимеры, предпочтительно КЭП-2, КЭП-2а, возможно использование КЭП-3, КЭП-6.

В качестве галогенуглеводорода композиция содержит хладоны (смесь хладонов) с температурой кипения 20-40^oС, предпочтительно хладон 11 (трихлорфторметан) и хладон 113 (трихлор-трифторэтан).

Катализатор тримеризации содержит 1,0 мас.ч. дикалиевой соли диоксидифенилсульфона, 0,8-1,1 мас. ч. фенолята калия, которые растворены в 2,5-3,5 мас.ч. этиленгликоля. В качестве исходного продукта для получения дикалиевой соли используется диоксидифенилсульфон - технический продукт, представляющий собой смесь изомеров. Особенностью диоксидифенилсульфона является его высокая огнестойкость, температура самовоспламенения составляет 950^oС, а при температурах 500-800^oС происходит его частичная деструкция с выделением сернистого ангидрида, что способствует повышенному коксообразованию и огнегашению.

В качестве изоцианатсодержащего компонента композиция содержит полиизоцианат или дифенилметандиизоцианат.

Пример 1 Катализатор тримеризации состоит из дикалиевой соли диоксидифенилсульфона, фенолята калия, которые растворены в этиленгликоле при их массовом соотношении 1,0:0,9:3,0 соответственно. Эмульгатор состоит из КЭП-2а и Оксифоса Б при их массовом соотношении 1:15.

Композиция содержит 29 мас.ч. трихлорэтилфосфата, 0,65 мас.ч. эмульгатора, 9,5 мас.ч. хладона 11, 0,7 мас.ч. катализатора тримеризации, перемешанных до полного усреднения, и 50 мас.ч. полиизоцианата
Полученный закрытопористый пенопласт имеет следующие физико-механические характеристики:
Кажущаяся плотность, кг/м³ - 57,3
Прочность на сжатие при 10% линейной деформации, МПа - 0,26
Для того, чтобы материал относился к группе горючести Г2 по ГОСТ 30244-94, необходимо, чтобы были выдержаны следующие параметры при огневых испытаниях:
Температура дымовых газов, ^oС - Не более 235
Степень повреждения по длине, % - Не более 85
Степень повреждения по массе, % для групп Г2 и Г3 - Не более 50
Время самостоятельного горения, с - Не более 30
Пенопласт по примеру после огневых испытаний дал следующие результаты:
Температура дымовых газов, ^oС - 116
Степень повреждения по длине, % - 63
Степень повреждения по массе, % - 13
Время самостоятельного горения, с - 6
На основании испытаний делается вывод, что материал относится к группе горючести Г2.

Пример 2
Композиция аналогична примеру 1 с использованием компонентов, указанных в таблице 1. В составе эмульгатора используется Оксифос Б1. В качестве галогенуглеводорода используется смесь, состоящая из 5,0 мас.ч. хладона 11 и 5,5 мас.ч хладона 113.

Пример 3
Композиция аналогична примеру 1 с использованием компонентов, указанных в таблице 1. В качестве эмульгатора используется Оксифос Б1. В качестве изоцианатсодержащего компонента используется 4,4'-дифенилметандиизоцианат.

Пример 4
Композиция аналогична примеру 1 с использованием компонентов, указанных в таблице 1.

Пример 5
Композиция аналогична примеру 1 с использованием компонентов, указанных в таблице 1. В составе эмульгатора используется Оксифос Б1.

Пример 6, пример 7 (прототип)
Полученные пенопласты относятся к группе горючести Г4, так как параметр "степень повреждения по массе" превышает 50%.

Заявленная композиция позволяет существенно снизить горючесть пенопласта (с Г4 у прототипа до Г2 у заявленной композиции) при сохранении высокого уровня физико-механических характеристик, которые близки к прототипу (см. таблицу 2).

Формула изобретения

Композиция для получения жесткого изоциануратуретанового пенопласта, содержащая изоцианатсодержащий компонент, катализатор тримеризации, эмульгатор, трихлорэтилфосфат и галогенуглеводород, отличающаяся тем, что в качестве катализатора тримеризации она содержит раствор смеси дикалиевой соли диоксидифенилсульфона с фенолятом калия в этиленгликоле при их массовом соотношении 1: 0,8-1,1:2,5-3,5 соответственно, а в качестве эмульгатора содержит смесь кремнийорганического блок-сополимера и калиевой соли ди-(алкилполиэтиленгликолевого) эфира фосфорной кислоты при их массовом соотношении 1:15-20 соответственно, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
Изоцианатсодержащий компонент - 47,00-53,00
Указанный катализатор тримеризации - 0,60-0,75
Указанный эмульгатор - 0,55-0,70
Трихлорэтилфосфат - 28,00-31,00
Галогенуглеводород - 8,50-10,50ш

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2