Многокомпонентная местная пенистая система и способ герметизации трещин и/или сквозных отверстий в стенах и/или перекрытиях зданий
Изобретение относится к многокомпонентной местной пенистой системе для получения пенополиуретанов для строительных целей на местах, состоящей из полиизоцианата (компонент А), полиола, содержащего воду (компонент В), которые находятся в отдельных контейнерах, а также эпоксидной смолы на основе бисфенола А и бесфенола F, и/или силоксанового форполимера со средней молярной массой от 200 г/моль до 10000 г/моль с реактивными концевыми алкокси-группами (компонент С), обычного катализатора для реакции образования полиуретана, и/или обычного сшивающего агента для силоксанового форполимера (компонент D) в пространственно разделенной форме и, необязательно, наполнителя, одного или нескольких красителей или пигментов и обычных добавок. Указанные компоненты пенистой системы при перемешивании образуют взаимопроникающую полимерную сетчатую структуру из вспененного полиуретана и, по крайней мере, одного другого полимера, которая показывает очень хорошее сцепление с окружающим материалом стены и поэтому снижает проникновение воды или которая в случае пожара образует механически стабильную корку, оказывающую огню необходимое сопротивление. Заявленная пенистая система вспенивается и отверждается при тяжелых условиях на строительном участке, например при температурах от 0°С до 40°С, негомогенно заполняемых объемах, и используется для герметизации трещин и/или сквозных отверстий в стенах и/или перекрытиях зданий. 22 з.п. ф-лы, 2 табл.
Данное изобретение относится к многокомпонентной местной пенистой системе для получения пенополиуретанов для строительных целей на местах, включающей компонент полиизоцианата (А) и компонент полиола (В), которые находятся в отдельных контейнерах, а также к способу герметизации трещин и/или сквозных отверстий в стенах и/или перекрытиях зданий.
Каждое здание имеет трещины и/или сквозные отверстия в стенах и/или перекрытиях, через которые проведены трубы, кабели и так далее. Такие трещины или сквозные отверстия необходимо герметизировать надежным механическим способом, особенно относительно воды или огня.
Кольцевую щель сквозного отверстия для трубы или кабеля в стене или потолке здания герметизируют обычным механическим, химическим или химико-механическим способом. При механической герметизации кольцевую щель заполняют твердыми уплотняющими элементами, причем данные механические элементы герметизируют точным герметическим замыканием или эластичным прессованием с основанием. Использование таких механических герметизирующих устройств является дорогостоящим, трудоемким и требует больших затрат времени, а из-за необходимых точно подходящих уплотняющих элементов ограничено определенным диаметром трубы, кабеля и просверленного отверстия.
При химической герметизации отверстие заполняют реактивной системой, которая отверждается и закрывает сквозное отверстие. При химической герметизации возможно использование неорганических систем, например строительных растворов, или органических систем, например герметизирующих масс, полимерных пен и так далее. Кроме того, возможно комбинирование такой химической герметизации с механической герметизацией посредством механической обшивки, которая закрепляет химический герметизирующий материал.
Химическая герметизация посредством заполнения отверстия герметизирующими массами, пенами или строительными растворами не имеет недостатков механических систем, однако часто не гарантирует надежную герметизацию относительно воды или огня. В случае использования пенистых систем, прежде всего в области противопожарной герметизации, для получения предпочтительных характеристик пены к исходным материалам обязательно добавляют функциональные добавки, такие как, например, вспученный графит или полифосфат аммония. Однако из-за необходимой технологии смешивания (технологии смеси) при объединении исходных материалов такие пены демонстрируют относительно плохую механическую предельно допустимую нагрузку, так как введенные добавки связаны в матрице пены не ковалентно, а имеют вид разделенных доменов в полимерной матрице. Поэтому вследствие того, что система пенистая матрица/добавка со временем значительно изменяется из-за агрегации, диффузии или окисления добавки, специфическая функция таких пенистых систем относительно быстро теряет свою эффективность.
Взаимопроникающие полимерные сетчатые структуры и их получение известно (смотри Römpp, Lexikon Chemie, 10. Auflage (1997), Seite 1945). Получение таких сетчатых структур возможно различными способами, например одновременной полимеризацией двух или более различных мономеров в присутствии отвердителей, причем для каждого используемого мономера реакция полимеризации должна быть специфической. Например, первый мономер с помощью первого отвердителя образует полимерную сетчатую структуру, в которую второй мономер не введен или едва введен ковалентно. Затем второй мономер с помощью второго отвердителя образует вторую полимерную сетчатую структуру, в которую первый мономер не введен или едва введен ковалентно. В зависимости от числа различных мономеров и различных видов полимеризации возможно взаимное скрещивание некоторых отвердителей.
Основные характеристики таких взаимопроникающих полимерных сетчатых структур состоят в том, что образованные полимерные сетчатые структуры являются взаимопроницаемыми, причем между различными сетчатыми структурами не существуют или существуют только незначительные химические связи. В результате взаимного проникновения и структурирования исключена возможность расслоения взаимопроникающей полимерной системы, следствием чего является особенно высокая механическая стабильность такой системы.
В европейской заявке на патент ЕР-А-0230666 описана отверждаемая однокомпонентная клеящая масса на основе взаимопроникающей сетчатой структуры на основе уретана/эпокси/полисилоксана.
В европейском патенте ЕР-В-0753020 описана взаимопроникающая полимерная сетчатая структура, способная к диспергированию в воде, на основе способных к диспергированию в воде термопластических полимеров на основе полностью превращенного изоцианата, содержащего соединения уретана и/или мочевины, и взаимопроникающего аддитивного полимера на основе мономеров, не насыщенных этиленом.
В патенте США US 4923934 описаны взаимопроникающие полимерные сетчатые структуры на основе блокированного уретанового форполимера, полиола, эпоксидной смолы и ангидрида в качестве катализатора для эпоксидоной смолы, которую используют в качестве составов для покрытия для взаимопроникающих полимеров.
В патенте США US 4212953 описаны огнестойкие пенополиуретаны в виде взаимопроникающих сетчатых структур на основе уретанового полимера и полимера, содержащего фосфор, причем последний благодаря боковым фосфорным группам обеспечивает необходимые огнезащитные характеристики.
Теперь задача настоящего изобретения состоит в решении вышеназванных проблем герметизации трещин и/или сквозных отверстий в стенах и/или перекрытиях зданий и получении пенистой системы, герметичной относительно воды и/или огня, которая не только более экономически выгодна, чем условные механические решения, но и может быть быстро и просто использована на местах, например на стройплощадках, и сохраняет свои свойства также в течение продолжительного времени до и после использования.
В настоящее время неожиданно оказалось, что данная задача может быть решена с помощью многокомпонентной местной пенистой системы для получения пенополиуретанов, которая может вспениваться на месте и образовываться из взаимопроникающей сетчатой структуры на основе вспененного полиуретана и, по крайней мере, одного другого полимера, причем одним или несколькими другими полимерами можно влиять на предпочтительные свойства пены, а именно таким образом, чтобы этот другой полимер, способствующий таким свойствам, являлся частью взаимопроникающей сетчатой структуры и не мог быть подвержен ни выпотеванию, ни агрегации, ни выщелачиванию.
Решением поставленной задачи является многокомпонентная местная пенистая система по п.1, которая образуется при перемешивании взаимопроникающей полимерной сетчатой структуры из вспененного полиуретана и, по крайней мере, одного другого полимера. Зависимый пункт формулы изобретения относится к другим вариантам осуществления объекта данного изобретения, а также к применению такой многокомпонентной местной пенистой системы для герметизации трещин и/или сквозных отверстий в стенах и/или перекрытиях зданий и к способу герметизации таких трещин и/или сквозных отверстий.
Поэтому объектом данного изобретения является многокомпонентная местная пенистая система для получения пенополиуретанов для строительных целей на местах, включающая один компонент полиизоцианата (А) и один компонент полиола (В), которые находятся в разных контейнерах, и которая отличается тем, что кроме компонента полиизоцианата (А) и компонента полиола (В) может содержать другие компоненты (С) и (D) в пространственно разделенной форме, получаемые при перемешивании взаимопроникающей сетчатой структуры из вспененного полиуретана и, по крайней мере, одного другого полимера.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения составляющие компонентов (С) и (D) находятся в контейнерах для компонента полиизоцианата (А) и компонента полиола (В), чтобы их реакция происходила сразу после перемешивания содержимого резервуаров при образовании вспененной взаимопроникающей сетчатой структуры. Итак, для этого необходимо контролировать, чтобы компоненты, находящиеся в соответствующих контейнерах, не взаимодействовали раньше времени, а чтобы реакция происходила самостоятельно только в том случае, если компоненты (А) и (В) перемешиваются со своими составляющими. Причем может быть необходимо, чтобы один из компонентов (С) или (D), который может взаимодействовать с одной или другой составляющей компонентов (А) и (В), находился в одном или нескольких других отдельных контейнерах.
Данный способ точно устанавливает, что предложенная в соответствии с настоящим изобретением многокомпонентная местная пенистая система обладает необходимой стабильностью при хранении перед использованием, согласно данному изобретению.
В предложенной в соответствии с настоящим изобретением местной пенистой системе разные компоненты (A)-(D) способствуют предпочтительным свойствам взаимопроникающей полимерной сетчатой структуры в форме пены, образованной смешиванием данных компонентов и их реакцией при вспенивании и отверждении. Таким образом, компонент полиизоцианата (А) и компонент полиола (В) используют для образования твердого пенополиуретана, свойства которого можно изменять предпочтительным способом добавлением компонентов (С) или (D). Правда, использование пенополиуретанов в местных пенистых системах для строительных целей известно уже давно. При этом используют реакцию полиизоцианат/вода, при которой получают диоксид угля, вспенивающий образованный полиуретан. Однако полученные таким образом пенополиуретаны не обладают ни хорошими водонепроницаемыми свойствами, ни удовлетворительными огнезащитными свойствами. Так как смешивание добавок для улучшения таких свойств, как описано выше, не приводит к желаемой цели, данное изобретение предлагает комбинацию структурированного полиуретана с другой полимерной сеткой, которая образована из компонентов (С) и (D) и которая способствует предпочтительным механическим, водонепроницаемым и огнезащитным свойствам пенополиуретана. Таким образом, в соответствии с настоящим изобретением посредством целенаправленного выбора компонентов (С) и (D) возможно улучшение водостойкости пенополиуретанов и/или их огнестойкости предпочтительным способом, в котором из предложенной многокомпонентной местной пенистой системы образуется взаимопроникающая сетчатая структура, которая показывает очень хорошее сцепление с окружающим материалом стены и поэтому снижает проникновение воды или которая в случае пожара несмотря на окружающую температуру и окислительную атмосферу образует механически стабильную корку, оказывающую огню необходимое сопротивление.
Благодаря введению добавок в форме взаимопроникающих сетчатых структур, улучшающих свойства пенополиуретана целенаправленным способом, получают превосходные механические и физико-химические свойства отвержденного пенополиуретана, причем не происходит никакого разделения взаимопроникающих составляющих пенистой системы, и поэтому его свойства также сохраняются в течение продолжительного времени.
Предложенная в соответствии с настоящим изобретением местная пенистая система включает, по крайней мере, один полиизоцианат с содержанием NCO от 5 до 55%, предпочтительно 20-50%, и средним числом от 2 до 5, предпочтительно от 2 до 4 групп NCO на молекулу в качестве компонента полиизоцианата (А). Наиболее предпочтительным является полиизоцианат на основе метилендифенилдиизоцианата и/или их полимерных гомологов, особенно полиизоцианат с содержанием NCO 31% и средним числом 2,7 групп NCO на молекулу.
Компонент полиола (В) включает, по крайней мере, один полиол с числом ОН от 30 до 1000, предпочтительно от 500 до 1000, и средней функциональностью ОН на молекулу от 2 до 7, предпочтительно от 2 до 4. Наиболее предпочтительными являются простые полиэфирполиолы и/или сложные полиэфирполиолы с числом ОН от 300 до 1000, предпочтительно от 500 до 1000, вышеуказанной функциональностью ОН, а также аминополиэфирполиолы и/или полиолы на основе сложных эфиров фосфорных кислот с числом ОН от 30 до 1000, предпочтительно от 100 до 300, и средней функциональностью ОН на молекулу от 2 до 7, предпочтительно от 3 до 5. Кроме того, наиболее предпочтительными являются галогенированные полиолы с числом ОН от 30 до 1000, предпочтительно от 100 до 300, и средней функциональностью ОН на молекулу от 1,5 до 5, предпочтительно от 2 до 4.
В качестве компонента (С) предложенная в соответствии с настоящим изобретением местная система предпочтительно включает эпоксидную смолу и/или силоксановый форполимер. Эпоксидную смолу предпочтительно используют для улучшения водонепроницаемости пенополиуретана, в то время пока силоксановый форполимер после соответствующего структурирования обеспечивает повышенную огнеупорность взаимопроникающей полимерной сетчатой структуры.
Эпоксидными смолами предпочтительно являются смолы с эквивалентной массой эпокси от 100 до 500 г/моль, предпочтительно 150-200 г/моль, причем предпочтительной является эпоксидная смола на основе бисфенола А и бисфенола F, особенно из 70% бисфенола А и 30% бисфенола F. Эпоксидная смола также может быть галогенированной, особенно бромированой.
Количество эпоксидной смолы в качестве компонента (С) предпочтительно составляет от 10 до 50 мас.%, наиболее предпочтительно от 15 до 35 мас.%, относительно массы всей местной пенистой системы.
Компонент (С) в качестве силоксанового форполимера предпочтительно содержит силоксановый форполимер со средней молярной массой от 200 г/моль до 10000 г/моль, предпочтительно от 400 г/моль до 3000 г/моль, и с 2-4, предпочтительно 2-3, реактивными концевыми группами, особенно низкомолекулярными концевыми алкокси-группами и группами сложного алкилового эфира, предпочтительно концевыми метокси-группами.
Характеристический показатель реакции полиуретана предпочтительно находится в пределах от 95 до 165, предпочтительно от 102 до 120.
Под характеристическим показателем реакции полиуретана понимают процентное отношение используемых групп изоцианата (количество веществ эффективно используемых групп изоцианатоа: nNCO) к используемым активным функциям Н (количество веществ эффективно используемых активных функций Н: naktiveH), получение которых обеспечивают, например, группы ОН полиолов, группы NH2 аминов или группы СООН карбоновых кислот. Эквивалентное количество изоцианата соответствует характеристическому показателю 100, 10%-ный избыток групп изоцианата соответствует характеристическому показателю 110. Для расчета характеристического показателя используют следующую формулу:
Другим составляющим компонента полиола (В) является вода, которую используют в качестве агента для вспенивания пенополиуретанов в количестве, необходимом для получения пенополиуретана с плотностью пены от 0,05 до 0,5 г/см3, предпочтительно от 0,2 до 0,4 г/см3, один или несколько катализаторов для получения полиуретанов, компонент (D) для образования одного или нескольких других полимеров и, при необходимости, стабилизатор пены.
В качестве катализатора для реакции образования полиуретана возможно использование в компоненте полиола (В) предпочтительно одного или нескольких третичных аминов, особенно простого диморфолиндиэтилового эфира.
Компонент полиола (В) предложенной в соответствии с настоящим изобретением многокомпонентной местной пенистой системы содержит предпочтительно обычный катализатор для полимеризации эпоксидных смол, предпочтительно кислоту Льюиса, наиболее предпочтительно фенол и особенно предпочтительно 2,4,6-трис(диметиламинометил)-фенол, в качестве компонента (D) для образования других полимеров на основе эпоксидной смолы.
В соответствии с другим вариантом осуществления данного изобретения компонент полиола (В) содержит обычный структурирующий агент для силоксанового форполимера, предпочтительно органооксисилан с, по крайней мере, тремя низкомолекулярными концевыми группами алкокси, предпочтительно концевыми группами метокси, на молекулу, и, например, средней молярной массой в пределах от 100 до 1000 г/моль, в качестве компонента (D) для образования других полимеров на основе силоксановых форполимеров.
В качестве стабилизатора пены в компоненте полиола (В) возможно использование, например, известного агента для стабилизации пенообразования в течение пенной реакции, особенно полисилоксана.
Предложенная в соответствии с настоящим изобретением многокомпонентная местная пенистая система может содержать при необходимости известные и обычные наполнители, вспомогательные вещества и/или добавки в обычных количествах, причем обычные добавки находятся в компонентах (А), (В), (С) и/или (D). Такими добавками являются, например, 0-40 мас.%, наиболее предпочтительно 1-20 мас.% наполнителя, такого как песок, мел, перлит, сажа или их смеси, 0-2 мас.%, предпочтительно 0,1-1 мас.% одного или нескольких красителей или пигментов и/или 0-40 мас.%, предпочтительно 1-20 мас.%, замедляющих горение добавок, например, таких как содержащие галоген противопожарные агенты, такие как, например, гидроксид алюминия, образующие корку огнезащитные агенты, такие как, трис(2-хлоризопропил)-фосфат, абляционные огнезащитные агенты, такие как, например, полифосфат аммония, и вещества, вспенивающиеся при повышении температуры, такие как, например, вспученный графит, причем количество таких добавок зависит соответственно от общей массы местной пенистой системы.
Согласно другому предпочтительному варианту осуществления предложенная в соответствии с настоящим изобретением многокомпонентная местная пенистая система находится в контейнерах, которые подводящими линиями соединены с выходным устройством, имеющим смесительную головку, в которой перемешиваются компоненты. Выходное устройство имеет, например, смесительную головку в форме мундштука со статическим смесителем.
Кроме того, данные резервуары могут быть оборудованы напорным устройством, через которое компоненты (А)-(D) выводят в смесительную головку выходного устройства, например механическим прессом и/или горючими газами, которые содержат компоненты (А)-(D) и/или загрузочная камера двухкамерного зарядного патрона. Такими горючими газами являются предпочтительно инертные, сжатые или сжиженные газы, например азот или фторуглеводороды, такие как 1,1,1,2-тетрафторэтан (горючий газ 134а) или 1,1,1,2,3,3,3-гептафторпропан (горючий газ 227), а также углеводороды, такие как бутан, пропан или их смеси.
Другим объектом настоящего изобретения является применение многокомпонентной местной пенистой системы вышеописанного типа для герметизации трещин и/или сквозных отверстий в стенах и/или перекрытиях зданий, или способ герметизации таких трещин и сквозных отверстий, заключающийся в том, что предложенную в соответствии с настоящим изобретением многокомпонентную местную пенистую систему в помощью выходного устройства со смесительной головкой, в которой перемешиваются компоненты, вводят в трещины и/или сквозные отверстия и оставляют вспениваться и отверждаться.
Неожиданно оказалось, что составленная в соответствии с настоящим изобретением многокомпонентная местная пенистая система по сравнению с взаимопроникающими полимерными сетчатыми структурами, известными из данного уровня техники, вспенивается и отверждается не только при обычных промышленных условиях с высоким уровнем контроля процесса и при оптимальных для пенного синтеза условиях с получением пенополиуретанов с предпочтительными характеристиками, а также при тяжелых условиях на строительном участке, то есть при различных рабочих температурах в пределах от 0 до 40°С, негомогенно заполняемых объемах и самых различных материалах вокруг пены, а именно бетона, кирпича, стали, труб из пластмасс, таких как полиэтилен, поливинилхлорид, или также меди.
Причем допускают введение и применение предложенной в соответствии с настоящим изобретением многокомпонентной местной пенистой системы очень простым и быстрым способом с помощью патронной технологии при использовании механического напорного устройства или с помощью пистолета-распылителя при использовании резервуаров в форме двухкамерных зарядных патронов с загрузочной камерой.
Следующие примеры более подробно комментируют данное изобретение.
Пример 1
Многокомпонентная местная пенистая система для получения водонепроницаемой взаимопроникающей полимерной сетчатой структуры на основе пенополиуретана и эпоксидной смолы.
Для получения предложенной в соответствии с настоящим изобретением многокомпонентной местной пенистой системы используют составляющие, указанные в нижеследующей таблице 1:
| Таблица 1 | |||
| Составляющие | Описание | Характеристический показатель | Масса |
| Полиизоцианат | На основе метилендифенилдиизоцианата (ДМИ) и полимерных гомологов ДМИ | Содержание NCO: 31%, среднее число групп NCO на молекулу: 2,7 | 63 г |
| Полиол 1 | Простой полиэфиролиол на основе триметилолпропана (ТМП) | Число ОН: 860, среднее число групп ОН на молекулу: 3 | 16 г |
| Полиол 2 | Простой аминополиэфирполиол | Число ОН: 480, среднее число групп ОН на молекулу: 4 | 16 г |
| Эпоксидная смола | На основе 70% бисфенола А и 30% бисфенола F | Эквивалентная масса эпокси: 175 г/моль | 45 г |
| Вода | Число ОН: 6240 | 0,4 г | |
| Катализатор 1 | Простой диморфолиндиэтиловый | - | 0,6 г |
| Катализатор 2 | 2,4,6-трис(диметиламинометил)-фенол | 0,5 г | |
| Стабилизатор пены | Полисилоксан | 3 г |
Состав, указанный в вышеприведенной таблице 1, относится к общей массе исходной смеси 144,5 г, причем характеристический показатель 110 для полиуретановой части пены дают на основе стехиометрии полиуретана.
Компонент (А) получают смешиванием эпоксидной смолы и полиизоцианата. Компонент (В) получают смешиванием полиола 1 и 2, воды, катализаторов 1 и 2 и стабилизатора пены.
Оба компонента (А) и (В) вводят в отдельные контейнеры в форме двух зарядных патронов, которые подводящими линиями соединены с выходным устройством, имеющим смесительную головку, в которой перемешиваются компоненты (А) и (В). Для применения предложенной в соответствии с настоящим изобретением местной пенистой системы составляющие обоих контейнеров с помощью напорного аппарата выпрессовывают из зарядных патронов через мундштук и вводят в заполняемое отверстие.
После смешивания обоих компонентов происходят три важные химические реакции, а именно образование полиуретана, полимеризация эпоксидной смолы и пенообразование.
Причем при превращении полиизоцианата с полиолом 1 и полиолом 2 в присутствии катализатора 1 образуется полиуретановая сетчатая структура, которая вспенивается при взаимодействии полиизоцианата с водой с образованием диоксида угля. Эпоксидная смола, которая отверждается в присутствии катализатора 2, обеспечивает свойства, необходимые для функции пенополиуретана, а именно высокую гидрофобность и хорошее сцепление с бетоном и кирпичом.
Плотность пенополиуретана, отвержденного в течение около 5 минут при температуре 20°С составляет 0,30 г/см3.
Пенополиуретан, полученный после вспенивания и отверждения, неожиданно демонстрирует высокую водонепроницаемость по сравнению с другой полученной аналогичным способом пеной без взаимопроникающей сетчатой структуры из эпоксидной смолы, например, при описанных далее условиях исследования при давлении воды 6 бар в течение двух часов не теряет герметичность, в то время как контрольный образец пены уже через 20 минут при давлении воды 1 бар становится негерметичным.
Для исследования водонепроницаемости в середине бетонного блока высотой 1 м, шириной 50 см и толщиной 50 см сверлят отверстие диаметром 10 см и глубиной 50 см. Трубу из полиэтилена длиной 1 м, диаметром 5 см центрируют в просверленном отверстии через распорку из пенопласта таким образом, чтобы отверстие можно было заполнить пеной до глубины 20 см. Затем предложенную в соответствии с настоящим изобретением местную пенистую систему с вышеуказанным составом вводят в просверленное отверстие, отверждают в течение ночи и обрезают пенный материал, выступающий за края отверстия. Затем бетонный блок с запененным материалом закрепляют в тестируемой аппаратуре, в которой запененную сторону отверстия в бетоне подвергают прямому взаимодействию с водой, которую подают через линию под давлением газа максимально 6 бар. Сторона бетона, находящаяся под водяным давлением, является герметичной, причем эффективное давление можно постоянно определять с помощью манометра. На другой стороне бетонного блока проникновение воды можно подтвердить визуально или с помощью датчика влажности. Исследование состоит в том, что при давлении 1 бар в течение 2 часов ждут, станет пена негерметичной или нет. Если пена герметична, давление повышают на 1 бар и снова ждут в течение 2 часов. Данные испытания повторяют до тех пор, пока пена не перестанет быть герметичной или пока при предельном давлении 6 бар в течение двух часов пена успешно пройдет испытание без потери герметичности.
Для подтверждения взаимопроникающего характера полимеров в пене, полученной с помощью предложенной в соответствии с настоящим изобретением местной пенной системы, определяют температуру стеклования (Тg) полученной взаимопроникающей пенистой системы и отдельно полимеризуемых составляющих с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). Температурой стеклования полимера является температура, при которой полимер из стеклообразного состояния переходит в жидкое состояние, то есть при данной температуре наблюдают значительное падение вязкости. Для полимерных систем с разделенными фазами, которые получены из двух различных полимеров, можно определить две различные стадии температуры стеклования с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии, поскольку температуры стеклования обоих отдельных полимеров значительно различаются.
Смесь из полистирола и полибутадиена, которые находятся в смеси с разделенными фазами, показывает, например, как температуру стеклования полистирола (100°С), так и полибутадиена (-70°С).
Однако, если оба различных полимера представлены в качестве взаимопроникающей сетчатой структуры, то дифференциальная сканирующая калориметрия показывает только единственную температуру стеклования, которая находится между температурами стеклования обоих полимеров, образующих взаимопроникающую полимерную сетчатую структуру.
Дифференциальная сканирующая калориметрия полиуретан/эпоксидной пены, образованной из вышеуказанной местной пенистой системы, показывает температуру стеклования 120°С. Полимер, полученный исключительно из эпоксидной смолы, имеет температуру стеклования 100°С, в то время как пена, полученная из полиуретана, демонстрирует температуру стеклования 150°С. Однако вместе с тем очевидно, что при указанном превращении и отверждении предложенной в соответствии с настоящим изобретением местной пенистой системы взаимопроникающая полимерная сетчатая структура образовалась из обоих составляющих полиуретана и эпоксидной смолы.
Пример 2
Многокомпонентная местная пенистая система для получения огнезащитной пены на основе взаимопроникающей полимерной сетчатой структуры на основе пенополиуретана, эпоксидной смолы и структурированного силоксанового форполимера.
Для получения предложенной в соответствии с настоящим изобретением многокомпонентной пенистой системы используют составляющие, указанные в нижеследующей таблице 2:
| Таблица 2 | |||
| Составляющие | Описание | Характеристический показатель | Масса |
| Полиизоцианат | На основе метилендифенилдиизоцианата (ДМИ) и полимерных гомологов ДМИ | Содержание NCO: 31%, группы NCO на молекулу: 2,7 | 69 г |
| Полиол 1 | Простой полиэфиролиол на основе триметилолпропана (ТМП) | Число ОН: 860, группы ОН на молекулу: 3 | 20 г |
| Полиол 2 | Сложный полиэфирполиол на основе терефталевой кислоты | Число ОН: 185, группы ОН на молекулу: 2 | 19 г |
| Полиол 3 | Полиол на основе сложного эфира фосфорной кислоты | Число ОН: 130, группы ОН на молекулу: 2 | 18 г |
| Эпоксидная смола | На основе 70% бисфенола А и 30% бисфенола F | Эквивалентная масса эпокси: 175 г/моль | 28 г |
| Силоксановый форполимер | Силоксан с двумя концевыми группами метокси | Средняя молярная масса в пределах 2000 г/моль | 28 г |
| Структурирующий агент | Силан с тремя концевыми группами метокси | Средняя молярная масса в пределах 300 г/моль | 4 г |
| Вода | Число ОН: 6240 | 0,5 г | |
| Катализатор 1 | Простой диморфолиндиэтиловый эфир | 0,5 г | |
| Катализатор 2 | 2,4,6-трис(диметиламинометил)-фенол | 1,0 г | |
| Стабилизатор пены | Полисилоксан | 3,0 г |
Общая масса вышеуказанных составляющих равна 191 г. Характеристический показатель 110 для полиуретановой части пены дают на основе стехиометрии полиуретана.
Из вышеуказанных составляющих полиизоцианат и полиолы 1, 2 и 3 вместе с водой и катализатором 1 используют для образования пенополиуретана. Эпоксидную смолу отверждают с помощью катализатора 2 в виде взаимопроникающей сетчатой структуры. Концевые группы метокси силанолового форполимера и структурирующий агент необходимо вначале подвергнуть взаимодействию с водой с получением групп силанола при гидролизе, прежде чем может произойти собственная реакция структурирования, конденсация групп силанола. Таким образом, получают третий взаимопроникающий полимер.
Для образования компонента (А) из вышеуказанных составляющих смешивают полиизоцианат с эпоксидной смолой и силоксановым форполимером и структурирующим агентом.
Остальные составляющие смешивают для получения компонента (В).
Данные компоненты вводят в отдельные контейнеры, как описано в примере 1, и при соответствующем данному изобретению применении проводят через подводящую линию выводного устройства со смесительной головкой, из которой смесь вводят в герметизируемое отверстие, где она вспенивается и отверждается.
Плотность пенополиуретана, отвержденного в течение около 5 минут при температуре 20°С, составляет 0,24 г/см3.
Температура стеклования полученного таким образом взаимопроникающего пенополиуретана с сетчатой структурой из полиуретана, отвержденной эпоксидной смолы и структурированного силоксанового полимера составляет 80°С. Так как пена, полученная исключительно из полиуретана, имеет температуру стеклования 110°С, а эпоксидные полимеры или структурированный силоксановый полимер имеют температуру стеклования 70°С, очевидно, что при предложенном вспенивании и отверждении предложенной в соответствии с настоящим изобретением местной пенистой системы взаимопроникающая полимерная сетчатая структура образуется из трех полимерных составляющих.
Благодаря присутствию структурированного силоксанового полимера пена демонстрирует отличные огнеупорные характеристики, выраженные относительно высоким остаточным содержанием золы после отжига при высокой температуре 800°С, и хорошую механическую стабильность зольной корки, которая образуется во время нагревания и отжига при такой высокой температуре.
1. Многокомпонентная местная пенистая система для получения пенополиуретанов для строительных целей на местах, состоящая из
компонента полиизоцианата (А), и
компонента полиола (В), причем компонент В содержит воду в количестве, необходимом для получения пенополиуретана с плотностью пены от 0,05 до 0,5 г/см3,
которые находятся в отдельных контейнерах, и
10-50 мас.% эпоксидной смолы на основе бисфенола А и бисфенола F и/или силоксанового форполимера со средней молярной массой от 200 до 10000 г/моль и с реактивными концевыми алкоксигруппами в качестве компонента (С), и обычного катализатора для реакции образования полиуретана и/или обычного сшивающего агента для силоксанового форполимера в качестве компонента (D)
в пространственно разделенной форме, и
0-40 мас.% наполнителя,
0-2 мас.% одного или нескольких красителей или пигментов,
0-40 мас.% обычных добавок,
причем количество компонентов указано в расчете на общую массу местной пенистой системы,
причем компоненты при смешивании образуют взаимопроникающую полимерную сетчатую структуру из вспененного полиуретана и, по крайней мере, одного другого полимера.
2. Многокомпонентная местная пенистая система по п.1, отличающаяся тем, что составляющие компонентов (С) и (D) находятся в контейнерах для компонента полиизоцианата (А) и компонента полиола (В) таким образом, чтобы их взаимодействие происходило только после смешивания содержимого резервуаров.
3. Многокомпонентная местная пенистая система по п.1, отличающаяся тем, что один из компонентов (С) или (D) находится в дополнительном контейнере.
4. Многокомпонентная местная пенистая система, по крайней мере, по одному из пп.1-3, отличающаяся тем, что компонент полиизоцианата (А) включает, по крайней мере, один полиизоцианат с содержанием NCO от 5 до 55%, предпочтительно 20-50%, и средним числом групп NCO на молекулу от 2 до 5, предпочтительно от 2 до 4.
5. Многокомпонентная местная пенистая система по п.4, отличающаяся тем, что компонент полиизоцианата (А) включает полиизоцианат на основе метилендифенилдиизоцианата и/или его полимерных гомологов.
6. Многокомпонентная местная пенистая система по п.5, отличающаяся тем, что компонент полиизоцианата (А) включает полиизоцианат на основе метилендифенилдиизоцианата и/или его полимерных гомологов с содержанием NCO 31% и средним числом групп NCO на молекулу 2,7.
7. Многокомпонентная местная пенистая система по одному из пп.1-6, отличающаяся тем, что компонент полиола (В) включает, по крайней мере, один полиол с числом ОН от 30 до 1000, предпочтительно от 500 до 1000, и средней функциональностью ОН на молекулу от 2 до 7, предпочтительно от 2 до 4.
8. Многокомпонентная местная пенистая система по п.7, отличающаяся тем, что компонент полиола (В) включает, по крайней мере, один простой полиэфирполиол и/или сложный полиэфирполиол с числом ОН от 300 до 1000, предпочтительно от 500 до 1000, и средней функциональностью ОН на молекулу от 2 до 7, предпочтительно от 2 до 4, и/или, по крайней мере, один простой аминополиэфирполиол и/или полиол на основе сложных эфиров фосфорной кислоты с числом ОН от 30 до 1000, предпочтительно от 100 до 300, и средней функциональностью ОН на молекулу от 2 до 7, предпочтительно от 3 до 5.
9. Многокомпонентная местная пенистая система по одному из пп.1-8, отличающаяся тем, что эпоксидная смола на основе бисфенола А и бисфенола F в качестве компонента (С) имеет эквивалентную массу эпокси от 100 до 500 г/моль, предпочтительно от 150 до 200 г/моль.
10. Многокомпонентная местная пенистая система по п.9, отличающаяся тем, что в качестве компонента (С) она содержит эпоксидную смолу на основе 70% бисфенола А и 30% бисфенола F.
11. Многокомпонентная местная пенистая система по одному из пп.1-10, отличающаяся тем, что содержание эпоксидной смолы в качестве компонента (С) составляет от 15 до 35 мас.%, относительно массы местной пенистой системы.
12. Многокомпонентная местная пенистая система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве компонента (С) она содержит силоксановый форполимер со средней молярной массой от 400 до 3000 г/моль, и с 2-4, предпочтительно 2-3 реактивными концевыми алкокси-группами, особенно низкомолекулярными алкоксигруппами, предпочтительно концевыми метоксигруппами.
13. Многокомпонентная местная пенистая система по одному из пп.1-12, отличающаяся тем, что характеристический показатель реакции полиуретана находится в пределах от 95 до 165, предпочтительно от 102 до 120.
14. Многокомпонентная местная пенистая система по одному из пп.1-13, отличающаяся тем, что компонент полиола (В) содержит воду в количестве, необходимом для получения пенополиуретана с плотностью пены от 0,2 до 0,4 г/см3, один или несколько катализаторов для реакции образования полиуретана, компонент (D) для образования других полимеров и, при необходимости, стабилизатор пены.
15. Многокомпонентная местная пенистая система по п.14, отличающаяся тем, что компонент полиола (В) содержит один или несколько третичных аминов, предпочтительно простой диморфолиндиэтиловый эфир, в качестве катализаторов для реакции образования полиуретана.
16. Многокомпонентная местная пенистая система по п.14, отличающаяся тем, что компонент полиола (В) содержит обычный катализатор для полимеризации эпоксидных смол, предпочтительно кислоту Льюиса, наиболее предпочтительно фенол, особенно 2,4,6-трис(диметиламинометил)-фенол, в качестве компонента (D) для образования других полимеров на основе эпоксидных смол.
17. Многокомпонентная местная пенистая система по п.14, отличающаяся тем, что компонент полиола (В) содержит обычный сшивающий агент для силоксанового форполимера, предпочтительно органооксилан, по крайней мере, с тремя концевыми метоксигруппами на молекулу, в качестве компонента (D) для образования других полимеров на основе силоксанового форполимера.
18. Многокомпонентная местная пенистая система по одному из пп.14-17, отличающаяся тем, что компонент полиола (В) содержит полисилоксан в качестве стабилизатора пены.
19. Многокомпонентная местная пенистая система по п.1, отличающаяся тем, что она содержит 1-20 мас.% наполнителя, который выбирают из группы песка, мела, перлита, сажи или их смесей, 0,1-1 мас.% одного или нескольких красителей и/или 1-20 мас.% замедляющих горение добавок, соответственно, относительно массы местной пенистой системы.
20. Многокомпонентная местная пенистая система по одному из пп.1-19, отличающаяся тем, что контейнеры, которые содержат компоненты (А)-(D), подводящими линиями соединены с выходным устройством, имеющим смесительную головку, в которой перемешиваются компоненты.
21. Многокомпонентная местная пенистая система по п.20, отличающаяся тем, что выходное устройство имеет смесительную головку в форме мундштука со статическим смесителем.
22. Многокомпонентная местная пенистая система по п.20 или 21, отличающаяся тем, что контейнеры оборудованы напорными устройствами, благодаря которым компоненты (А)-(D) попадают в смесительную головку выходного устройства.
23. Многокомпонентная местная пенистая система по п.22, отличающаяся тем, что в качестве напорных устройств используют механические прессы и/или горючие газы, которые находятся в компонентах (А)-(D) и/или в загрузочной камере двухкамерного патрона.
