Композиция для получения жесткого пенополиуретана
Изобретение относится к химии полимеров, а именно к композициям для получения жесткого пенополиуретана, используемым в качестве теплоизоляционных материалов в различных областях техники, в частности для многослойных строительных панелей с промежуточным слоем из пенополиуретана. Композиция для получения жесткого пенополиуретана, включающая простые низкомолекулярный и высокомолекулярный полиэфиры, полиол, поверхностно-активное вещество, азотсодержащий и щелочной катализаторы, вспенивающие агенты, замедлители горения и полиизоцианат, отличается тем, что замедлитель горения представляет собой смесь трис-(2-хлорэтил)-фосфата и винно-кислого кальция или сернистого магния в соотношении 1:0,05-0,2 при следующих соотношениях ингредиентов, мас.ч.:
Результатом использования в составе композиции смеси трис-(2-хлорэтил)-фосфата и винно-кислого кальция или сернистого магния в качестве замедлителя горения является уменьшение количества используемого замедлителя горения в композиции, стабилизация пенообразования и повышение прочностных показателей жесткого пенополиуретана. 1 табл.
Изобретение относится к композициям для получения жестких пенополиуретанов, используемых в качестве теплоизоляционных материалов в различных областях техники, в частности для многослойных строительных панелей с промежуточным слоем из пенополиуретана.
Известна композиция для получения пенополиуретана [А.с. 891698, кл. С08G 18/14, С08L 75/04, 1981, Бюл. №47], в которой в качестве катализатора отверждения используют 2,4,6-триамино-5-триазин при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
| Простой гидроксилхлорсодержащий полиэфир | 72-88 |
| N'-тетраоксипропилендиамин | 12-28 |
| Полиизоцианат | 120-150 |
| Стабилизатор пены | 1,5-1,9 |
| Вспенивающий агент | 20-35 |
| Вода | 0,5-1,0 |
| 2,4,6-триамино-5-триазин | 0,5-1,0 |
К недостаткам композиции следует отнести высокое водопоглощение, токсичность и высокую способность к воспламенению.
Наиболее близким по технической сути является композиция для получения жесткого пенополиуретана [А.с. 1497189, кл. С08G 18/14, С08L 35/04, 1989, Бюл. 28], которая на основе гидроксилсодержащего полиэфира, короткоцепного азотсодержащего простого полиэфира, триэтаноламина, трихлорфторметана, воды, полиизоцианата, дополнительно содержит замедлитель горения: смесь гексабромциклододекана с содержанием брома 74,7 мас.% в сочетании с полифосфатом аммония и трехокисью сурьмы.
Однако в композицию введено большое количество замедлителя горения, что вызывает трудности пенообразования, получение неоднородной пены, низкие свойства вспененного материала и выделение достаточного количества вредных веществ, особенно на основе сурьмы.
Технической задачей изобретения является уменьшение количества замедлителя горения в композиции, стабилизация пенообразования и повышение прочностных показателей жесткого пенополиуретана.
Поставленная цель достигается использованием композиции для жесткого пенополиуретана, включающей простые низкомолекулярный и высокомолекулярный полиэфиры, полиол, поверхностно-активные вещества, азотсодержащий и щелочной катализаторы, вспенивающие агенты, замедлитель горения и полиизоцианат, причем замедлитель горения представляет собой смесь трис-(2-хлорэтил)-фосфата и винно-кислого кальция или магния сернистого в соотношении 1:0,05-0,2 при следующих соотношениях ингредиентов, мас.ч.:
| Полиэфир с ММ 300-800 | 50,0-75,0 |
| Полиэфир с MM 3000-6000 | 1,5-7,5 |
| Полиол | 3,0-10,0 |
| Поверхностно-активное вещество | 1,0-2,0 |
| Диметилэтаноламин | 0,5-3,0 |
| Вспенивающие агенты | 3,0-10,0 |
| КОН | 0,05-0,5 |
| Замедлитель горения | 20-28 |
| Полиизоцианат | 150 |
Согласно изобретению используют следующие ингредиенты:
- Полимерполиолы низкомолекулярные:
Лапрол 805 (ТУ 2226-021-10488057-94);
Лапрол 503 (ТУ 2226-018-10488057-94);
Лапрол 373 (ТУ 2226-017-10488057-94);
Лапрол 564 (ТУ 2226-019-10488057-94);
- Полимерполиолы высокомолекулярные:
Лапрол 3003 (ТУ 6-05-1513-75);
Лапрол 3603 (ТУ 6-05-2014-86);
Лапрол 4503(ТУ 6-05-221-743-84);
Лапрол 6003-2Б-18 (ТУ 6-05-221-880-86);
Лапрол 5003-2-15 (ТУ 6-05-62-93);
- полиол: глицерин (ГОСТ 6823-77);
- азотсодержащий катализатор: диметилэтаноламин (ТУ 6-02-1086-91);
- вспенивающие агенты:
Вода (ГОСТ 74-82);
Фреон-11 (ТУ 6-02-727-75);
- Щелочной катализатор КОН (ГОСТ 24363-80);
- ПАВ пенорегулятор:
Полисилоксан - полиоксиалкилен - блок - сополимер КЭП-2 (ТУ 6-02-813-73)
- Замедлитель горения
- трис-(2-хлорэтил)-фосфат (ТУ 2493-319-05763441-2000);
- винно-кислый кальций
- магний сернистый
- Полиизоцианат (ТУ 113-03-38-106-90).
Винно-кислый кальций - кристаллический порошок триклинной кристалллической ячейки, плотность - 1,96 г/см3, нерастворим в воде при температуре 20°С.
Магний сернистый - кристаллический порошок, плотность - 1,72 г/см3, нерастворим в воде при температуре 20°С.
Замедлитель горения приготавливают смешением жидкого трис-(2-хлорэтил)-фосфата с твердым порошком винно-кислого кальция или магния сернистого, который вводят при перемешивании в композицию.
Получение жесткого пенополиуретана и его свойства приведены в примерах.
Пример 1 (прототип)
Ингредиенты композиции готовятся и смешиваются в полиэтиленовом стакане в соотношении, мас.ч.:
| Лапрол 503 | 65,0 |
| Лапрол 4503 | 4,0 |
| Глицерин | 6,5 |
| КЭП-2 | 1,8 |
| Диметилэтаноламин | 2,3 |
| фреон-11 | 10,0 |
| Вода | 0,1 |
| КОН | 0,35 |
- Замедлитель горения:
| гексобромциклододекан с содержанием брома 72,3% | 25,0 |
| Полифосфат аммония | 10,0 |
| Триокись сурьмы | 7,0 |
| Полиизоцианат | 145 |
После интенсивного перемешивания массу выливают в форму, где происходит вспенивание и отверждение композиции при комнатной температуре. Свойства жесткого пенополиуретана представлены в таблице 1.
Пример 2-7
Условия, как указаны в примере 1.
Замедлитель горения: смесь трис-(2-хлорэтил)-фосфат и винно-кислый кальций или магний сернистый.
Соотношение ингредиентов композиции остается, как в примере 1, соотношение замедлителя горения меняется. Свойства жестких пенополиуретанов приведены в таблице 1.
Пример 8.
Условия, как указаны в примере 3.
Простые полиэфиры:
| Лапрол 564 | - 65,0 |
| Лапрол 5003 | - 3,5 |
Свойства пенополиуретана приведены в таблице 1.
Пример 9
Условия, как указаны в примере 8.
Простые полиэфиры:
Смесь лапролов 564 и 373, соотношение 1:1.
Смесь лапролов 4503 и 6003-2Б-18, соотношение 1:0,3.
Свойства пенополиуретана приведены в таблице 1.
Анализ опытов 1-9 согласно примерам 1-9 показывает, что трис-(2-хлорэтил)-фосфат индивидуально в применяемом количестве уступает по способности к затуханию пламени и потере массы относительно прототипа.
Применение трис-(2-хлорэтил)-фосфата в сочетании с винно-кислым кальцием или магнием сернистым дает резкое улучшение свойств огнестойкости при снижении количества и вредности дымовых газов. Количество второго компонента замедлителя горения ограничено, так как его превышение (опыт 6) приводит к понижению физико-механических показателей, хотя огнестойкость отличная.
Снижение огнестойких компонентов (опыты 2-5, 7-9) дополнительно обеспечивает однородность пены, утолщение межпузырьковых стенок и в конечном итоге рост физико-механических свойств.
| Таблица 1 | ||||||||||
| Характеристики пенополиуретанов | ||||||||||
| № | Показатели | Опыты | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | ||
| 1 | Трис-(2-хлорэтил)-фосфат | - | 28 | 28 | 20 | 28 | 28 | 28 | 28 | 28 |
| 2 | Винно-кислый | |||||||||
| кальций | - | 0,05 | 0,2 | 0,15 | - | 0,3 | - | 0,2 | 0,2 | |
| 3 | Магний сернистый | - | - | - | - | 0,2 | - | - | - | - |
| 4 | Время начала старта, с | 90-100 | 70-90 | 70-80 | 65-80 | 75-90 | 80-95 | 80-96 | 80-90 | 90-100 |
| 5 | Время подъема пены, с | 220-250 | 180-210 | 180-220 | 170-200 | 180-220 | 200-230 | 170-200 | 180-220 | 200-220 |
| 6 | Кажущаяся плотность, кг/м3 | 53 | 53 | 51 | 55 | 52 | 60 | 49 | 53 | 51 |
| 7 | Предел прочности при сжатии, МПа | 0,57 | 0,7 | 0,64 | 0,75 | 0,7 | 0,85 | 0,69 | 0,72 | 0,76 |
| 8 | Удельная ударная вязкость, кг*см/см2 | 0,70 | 0,88 | 0,82 | 0,89 | 0,95 | 0,69 | 0,84 | 0,92 | 0,84 |
| 9 | Время самостоятельного | |||||||||
| горения образца после | ||||||||||
| удаления пламени горения, с | 0,3 | 0,25 | 0,2 | 0,2 | 0,18 | 0 | 1,4 | 0,2 | 0,24 | |
| 10 | Потеря массы, % | 2,8 | 2,9 | 2,5 | 2,4 | 2,0 | 1,2 | 9,8 | 2,5 | 2,1 |
Композиция для получения жесткого пенополиуретана, включающая простые низкомолекулярный и высокомолекулярный полиэфиры, полиол, поверхностно-активное вещество, азотосодержащий и щелочной катализаторы, вспенивающие агенты, замедлители горения и полиизоцианат, отличающаяся тем, что замедлитель горения представляет собой смесь трис-(2-хлорэтил)-фосфата и винно-кислого кальция или магния сернистого в соотношении 1:0,05-0,2 при следующих соотношениях ингредиентов, мас.ч.:
| Полиэфир с ММ 300-800 | 50,0-75,0 |
| Полиэфир с ММ 3000-6000 | 1,5-7,5 |
| Полиол | 3,0-10,0 |
| Поверхностно-активное вещество | 1,0-2,0 |
| Диметилэтаноламин | 0,5-3,0 |
| Вспенивающие агенты | 3,0-10,0 |
| Щелочной катализатор | 0,05-0,5 |
| Замедлитель горения | 20-28 |
| Полиизоцианат | 150 |
