Составы пен
Изобретение относится к составам пен для получения жестких полиуретановых пен и способу их получения. Состав пены содержит композицию полиола, содержащую инициированный амином полиол, составляющий от 10 процентов до 20 процентов от общей массы композиции полиола, и дополнительный полиол, составляющий от 80 процентов до 90 процентов от общей массы композиции полиола, причем указанный дополнительный полиол содержит трехфункциональный полиол, составляющий менее 10 процентов от общей массы композиции полиола, причем инициированный амином полиол имеет среднее гидроксильное число от 200 до 850; полиизоцианат, причем состав пены имеет изоцианатное число в диапазоне от 70 до 500; пенообразующий агент; катализатор тримеризации; катализатор пенообразования, содержащий пентаметилдиэтилентриамин; и катализатор гелеобразования, содержащий диметилциклогексиламин. Комбинация катализатора пенообразования и катализатора гелеобразования составляет от 0,5 процента до 1,5 процента от общей массы композиции полиола. Катализатор пенообразования составляет от 60 процентов до 100 процентов от общей массы катализатора пенообразования и катализатора гелеобразования. Жесткая полиуретановая пена получена путем отверждения вышеуказанного состава. Способ получения состава пены включает получение композиции полиола путем объединения инициированного амином полиола и дополнительного полиола и объединение композиции полиола с полиизоцианатом, пенообразующим агентом, катализатором тримеризации, катализатором пенообразования и катализатором гелеобразования. Технический результат – улучшенное, более быстрое отверждение по сравнению с другими составами пен, сниженное количество катализатора гелеобразования по отношению к катализатору пенообразования, снижение времени получения жестких полиуретановых пен. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 7 табл., 7 пр.
Область техники
Варианты реализации настоящего изобретения относятся к составам пен, конкретнее, варианты реализации настоящего изобретения относятся к составам пен, которые можно применять для получения жестких полиуретановых пен.
Уровень техники
Пены представляют собой дисперсии, в которых газ диспергирован в жидком материале, твердом материале или гелеобразном материале. Жесткие полиуретановые пены используют для различных применений. Например, жесткие полиуретановые пены можно применять, в числе прочего, в промышленности бытовых приборов, а также в строительной промышленности. Для некоторых применений жесткие полиуретановые пены можно применять для обеспечения термической изоляции, в числе прочих свойств.
Краткое описание изобретения
В настоящем описании предложен состав пены, включающий композицию полиола, содержащую инициированный амином полиол, составляющий от 10 процентов до 20 процентов от общей массы композиции полиола, и дополнительный полиол, составляющий от 80 процентов до 90 процентов от общей массы композиции полиола, полиизоцианат, причем состав пены имеет изоцианатное число в диапазоне от 70 до 500, пенообразующий агент, катализатор пенообразования и катализатор гелеобразования, причем комбинация катализатора пенообразования и катализатора гелеобразования составляет от 0,5 процента до 1,5 процента от общей массы композиции полиола, причем катализатор пенообразования составляет от 50 процентов до 100 процентов от общей массы катализатора пенообразования и катализатора гелеобразования.
Вышеуказанное краткое описание настоящего изобретения не предназначено описывать каждый описанный вариант реализации или каждое практическое воплощение настоящего изобретения. В нижеследующем описании приведены более конкретные примеры иллюстративных вариантов реализации. В некоторых местах в настоящей заявке указания приведены в виде перечня примеров, причем указанные примеры можно применять в различных комбинациях. В каждом случае указанный перечень служит только лишь в качестве типичной группы и не должен рассматриваться как исчерпывающий перечень.
Подробное описание
В настоящей заявке описаны составы пен и получаемые из указанных составов жесткие полиуретановые пены. Полиуретаны представляют собой полимеры, содержащие цепи, соединенные карбаматными связями, которые также можно называть уретановыми связями. Полиуретаны можно получить путем приведения во взаимодействие полиизоцианатов с полиолом. Жесткие полиуретановые пены содержат закрытые поры. В пенах с закрытыми порами, таких как жесткие полиуретановые пены, газ может образовывать отдельные карманы, причем указанные отдельные карманы полностью окружены твердым материалом, например, полиуретаном. Закрытые поры можно также называть несообщающимися. Поскольку отдельные карманы окружены твердым материалом, закрытые поры образуют жесткий материал, например, жесткую пену.
Как указано, составы пен согласно настоящему описанию можно применять для получения жестких полиуретановых пен. Указанные жесткие полиуретановые пены могут обладать свойствами, необходимыми для многих применений. Например, согласно вариантам реализации настоящего изобретения предложены жесткие полиуретановые пены, которые могут обладать теплопроводностью менее 20 милливатт/метр·Кельвин и средним диаметром пор менее 250 микрон. Жесткие полиуретановые пены, обладающие указанными свойствами, могут быть получены из составов пен согласно настоящему описанию, которые содержат сниженное количество комбинации катализатора пенообразования и катализатора гелеобразования, по сравнению с предшествующими составами пен. Например, согласно вариантам реализации настоящего изобретения предложено, что комбинация катализатора пенообразования и катализатора гелеобразования составляет от 0,5 процента до 1,5 процента от общей массы композиции полиола в составе пены, причем катализатор пенообразования составляет от 50 процентов до 100 процентов от общей массы катализатора пенообразования и катализатора гелеобразования. Неожиданно было обнаружено, что составы пен согласно настоящему описанию обеспечивают улучшенное отверждение, например, более быстрое отверждение, в числе прочих преимуществ по сравнению с другими составами пен. Указанное более быстрое отверждение является неожиданным, поскольку составы пен согласно настоящему описанию могут включать сниженное количество катализатора гелеобразования по отношению к катализатору пенообразования, по сравнению с другими составами пен. Более быстрое отверждение может способствовать, например, снижению времени получения жестких полиуретановых пен.
Составы пен согласно настоящему описанию включают композицию полиола. В настоящем описании «полиол» относится к молекуле, содержащей в среднем более 1,0 гидроксильных групп в молекуле.
Согласно вариантам реализации настоящего изобретения предложено, что композиция полиола содержит инициированный амином полиол, составляющий от 10 процентов до 20 процентов от общей массы композиции полиола. Включены все отдельные значения и поддиапазоны от 10 процентов до 20 процентов от общей массы композиции полиола; например, инициированный амином полиол может составлять от нижнего предела, равного 10 процентов, 11 процентов или 12 процентов от общей массы композиции полиола, до верхнего предела, равного 20 процентов, 19 процентов или 18 процентов от общей массы композиции полиола. Согласно вариантам реализации настоящего изобретения предложено, что инициированный амином полиол может содержать по меньшей мере два активных атома водорода. В настоящем описании термины в единственном числе относятся к одному или более.
Инициированный амином полиол может иметь номинальную функциональность от 2 до 8. Включены все отдельные значения и поддиапазоны от 2 до 8; например, инициированный амином полиол может иметь номинальную функциональность от 3 до 8, от 2 до 7 или от 3 до 7. Инициированный амином полиол может иметь среднее гидроксильное число от 200 до 850. Включены все отдельные значения и поддиапазоны от 200 до 850; например, инициированный амином полиол может иметь среднее гидроксильное число от нижнего предела, равного 200, 250 или 300, до верхнего предела, равного 850, 800 или 750. Не ограничиваясь никакой теорией, полагают, что инициированный амином полиол, благодаря присутствию атомов азота, может обладать каталитической активностью, главным образом по отношению к отверждению пены, и может оказывать влияние на реакцию пенообразования.
Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения предложено, что композиция полиола может иметь вязкость при 25°С в диапазоне от 500 сантипуаз до 20000 сантипуаз, при измерении согласно ASTM D455. Включены все отдельные значения и поддиапазоны от 500 сантипуаз до 20000 сантипуаз; например, композиция полиола имеет вязкость при 25°С от нижнего предела, равного 500, 550 или 600, до верхнего предела, равного 20000, 19000 или 18000.
Композиция полиола может содержать дополнительный полиол, например, один или более полиолов, отличных от инициированного амином полиола. Дополнительный полиол может составлять от 80 процентов до 90 процентов от общей массы композиции полиола. Включены все отдельные значения и поддиапазоны от 80 процентов до 90 процентов от общей массы композиции полиола; например, дополнительный полиол может составлять от нижнего предела, равного 80 процентов, 81 процент или 82 процента от общей массы композиции полиола, до верхнего предела, равного 90 процентов, 98 процентов или 88 процентов от общей массы композиции полиола.
Примеры дополнительного полиола включают, но не ограничиваются следующими, политио-(простой эфир)-полиолы, поли-(сложный эфир)-амиды, гидроксилсодержащие полиацетали и гидроксилсодержащие алифатические поликарбонаты, и комбинации указанных соединений. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения предложено, что дополнительный полиол содержит сложный полиэфирполиол и/или простой полиэфирполиол. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения предложено, что дополнительный полиол содержит смесь по меньшей мере двух из вышеуказанных полиолов с гидроксильными соединениями, имеющими гидроксильные числа менее 100.
Инициированный амином полиол и/или дополнительный полиол могут быть получены при помощи известных способов. Кроме того, инициированный амином и/или дополнительный полиол могут быть получены коммерческим путем. Примером инициированного амином полиола является, в числе прочих, TERCAROL™ 5902, доступный от The Dow Chemical Company. Примеры коммерчески доступных дополнительных полиолов включают, в числе прочего, VORANOL™ RN 482, VORANOL™ CP 1055 и VORANOL™ RA 640, доступные от The Dow Chemical Company.
Сложные полиэфирполиолы могут быть получены, например, из органических дикарбоновых кислот, содержащих от 2 до 12 атомов углерода, предпочтительно, ароматических дикарбоновых кислот, содержащих от 8 до 12 атомов углерода, и многоатомных спиртов, предпочтительно, диолов, содержащих от 2 до 12 атомов углерода, предпочтительно, от 2 до 6 атомов углерода. Примерами подходящих дикарбоновых кислот являются янтарная кислота, глутаровая кислота, адипиновая кислота, пробковая кислота, азелаиновая кислота, себациновая кислота, декандикарбоновая кислота, малеиновая кислота, фумаровая кислота, и предпочтительно, фталевая кислота, изофталевая кислота, терефталевая кислота и изомерные нафталиндикарбоновые кислоты. Дикарбоновые кислоты можно применять по отдельности или в смеси. Свободные дикарбоновые кислоты можно заменить соответствующими производными дикарбоновых кислот, например, сложными эфирами дикарбоновых кислот и спиртов, содержащих от 1 до 4 атомов углерода, или ангидридами дикарбоновых кислот. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения предложено, что предпочтение отдают смесям дикарбоновых кислот, содержащим янтарную кислоту, глутаровую кислоту и адипиновую кислоту в соотношении, например, 20 – 35:35 – 50:20 – 32 частей по массе, и адипиновой кислоте, и особенно смесям фталевой кислоты и/или фталевого ангидрида и адипиновой кислоты, смесям фталевой кислоты или фталевого ангидрида, изофталевой кислоты и адипиновой кислоты, или смесям дикарбоновых кислот, содержащим янтарную кислоту, глутаровую кислоту и адипиновую кислоту, и смесям терефталевой кислоты и адипиновой кислоты, смесям дикарбоновых кислот, содержащим янтарную кислоту, глутаровую кислоту и адипиновую кислоту. Примерами двухатомных и многоатомных спиртов, в частности, диолов, являются, в числе прочего, этандиол, диэтиленгликоль, 1,2- и 1,3-пропандиол, дипропиленгликоль, 1,4-бутандиол, 1,5-пентандиол, 1,6-гександиол, 1,10-декандиол, глицерин, триметилолпропан. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения предложено, что предпочтение отдается этандиолу, диэтиленгликолю, 1,4-бутандиолу, 1,5-пентандиолу, 1,6-гександиолу или смесям по меньшей мере двух из указанных диолов, особенно смесям 1,4-бутандиола, 1,5-пентандиола и 1,6-гександиола. Кроме того, также можно применять сложные полиэфирполиолы, полученные из лактонов, например, ε-капролактона, или гидроксикарбоновых кислот, например, ω-гидроксикапроновой кислоты и мета-оксибензойной кислоты.
Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения предложено, что сложные полиэфирполиолы могут быть получены путем поликонденсации органических, например, алифатических и предпочтительно ароматических поликарбоновых кислот и смесей ароматических и алифатических поликарбоновых кислот, и/или производных указанных кислот, с многоатомными спиртами, без катализатора или предпочтительно в присутствии катализатора этерификации, целесообразно, в атмосфере инертного газа, например, в числе прочих, азота, монооксида углерода, гелия, аргона, в расплаве при температуре от примерно 150 до примерно 250°С, предпочтительно, от 180 до 220°С, при атмосферном давлении или при пониженном давлении, до достижения желаемого кислотного числа, которое может составлять менее 10, и в некоторых случаях, предпочтительно, менее 2. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения предложено, что этерифицируемую смесь подвергают поликонденсации при вышеуказанных температурах и атмосферном давлении, а после этого при давлении менее 500 миллибар, например, от 50 до 150 мбар, до достижения кислотного числа от 80 до 30, например, от 40 до 30. Примеры подходящих катализаторов этерификации включают, но не ограничиваются следующими, катализаторы на основе железа, кадмия, кобальта, свинца, цинка, сурьмы, магния, титана и олова, в форме металлов, оксидов металлов или солей металлов. Поликонденсацию также можно проводить в жидкой фазе в присутствии разбавителей и/или азеотропообразователей, например, бензола, толуола, ксилола или хлорбензола, для удаления образующейся в ходе конденсации воды путем азеотропной перегонки.
Сложные полиэфирполиолы могут быть получены путем поликонденсации органических поликарбоновых кислот и/или производных указанных кислот с многоатомными спиртами в мольном отношении от 1:1 до 1:1,8, например, от 1:1,05 до 1:1,2. Сложные полиэфирполиолы могут иметь номинальную функциональность от 2 до 3 и гидроксильное число от 150 до 600, например, от 200 до 400.
Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения предложено, что можно применять анионную полимеризацию. Например, из алкиленоксидов, содержащих от 2 до 4 атомов углерода в алкиленовом фрагменте, с использованием в качестве катализатора гидроксидов щелочных металлов, таких как гидроксид натрия или гидроксид калия, или алкоксидов щелочных металлов, таких как метоксид натрия, этоксид натрия, этоксид калия или изопропоксид калия, с добавлением по меньшей мере одной инициирующей молекулы, содержащей от 2 до 8, например, от 3 до 8, активных атомов водорода в связанной форме, или при помощи катионной полимеризации с использованием кислот Льюиса, таких как, в числе прочего, пентахлорид сурьмы, эфират фтористого бора, или отбеливающей глины в качестве катализаторов.
Примеры подходящих алкиленоксидов включают, но не ограничиваются следующими, тетрагидрофуран, 1,3-пропиленоксид, 1,2- и 2,3-бутиленоксид, оксид стирола и, предпочтительно, этиленоксид и 1,2-пропиленоксид. Алкиленоксиды можно применять по отдельности, или альтернативно, один после другого, или в виде смесей. Примеры подходящих инициирующих молекул включают, но не ограничиваются следующими, воду, органические дикарбоновые кислоты, такие как янтарная кислота, адипиновая кислота, фталевая кислота и терефталевая кислота, и разнообразные амины, включая, но не ограничиваются следующими, алифатические и ароматические, незамещенные или N-моно-, N,N- и N,N′-диалкил-замещенные диамины, содержащие от 1 до 4 атомов углерода в алкильном фрагменте, такие как незамещенные или моно- или диалкил-замещенные этилендиамин, диэтилентриамин, триэтилентетрамин, 1,3-пропилендиамин, 1,3- и 1,4-бутилендиамин, 1,2-, 1,3-, 1,4-, 1,5- и 1,6-гексаметилендиамин, анилин, циклогександиамин, фенилендиамины, 2,3-, 2,4-, 3,4- и 2,6-толуилендиамин и 4,4′-, 2,4′- и 2,2′-диаминодифенилметан. Другие подходящие инициирующие молекулы включают алканоламины, например, этаноламин, N-метил- и N-этилэтаноламин, диалканоламины, например, диэтаноламин, N-метил- и N-этилдиэтаноламин, и триалканоламины, например, триэтаноламин, и аммиак, и многоатомные спирты, в частности, двухатомные и/или трехатомные спирты, такие как этандиол, 1,2- и 1,3-пропандиол, диэтиленгликоль, дипропиленгликоль, 1,4-бутандиол, 1,6-гександиол, глицерин, триметилолпропан, пентаэритрит, сорбит и сахарозу, многоатомные фенолы, например, 4,4′-дигидроксидифенилметан и 4,4′-дигидрокси-2,2-дифенилпропан, резолы, например, олигомерные продукты конденсации фенола и формальдегида, и продукты конденсации по Манниху фенолов, формальдегида и диалканоламинов, и меламин.
Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения предложено, что дополнительный полиол может содержать простой полиэфирполиол, имеющий номинальную функциональность от 2 до 8 и гидроксильное число от 100 до 850, и полученный путем анионного полиприсоединения по меньшей мере одного алкиленоксида, например, этиленоксида или 1,2-пропиленоксида, или 1,2-пропиленоксида и этиленоксида, к, в качестве инициирующей молекулы, по меньшей мере одному ароматическому соединению, содержащему по меньшей мере два активных атома водорода и содержащему про меньшей мере одну гидроксильную, аминную и/или карбоксильную группу. Примеры инициирующих молекул включают ароматические поликарбоновые кислоты, например, гемимеллитовую кислоту, тримеллитовую кислоту, тримезиновую кислоту и, предпочтительно, фталевую кислоту, изофталевую кислоту и терефталевую кислоту, или смеси по меньшей мере двух поликарбоновых кислот, гидроксикарбоновые кислоты, например, салициловую кислоту, пара- и мета-гидроксибензойную кислоту и галловую кислоту, аминокарбоновые кислоты, например, антраниловую кислоту, мета- и пара-аминобензойную кислоту, полифенолы, например, резорцин, и, согласно некоторым из вариантов реализации настоящего изобретения, предпочтительно, дигидроксидифенилметаны и дигидрокси-2,2-дифенилпропаны, продукты конденсации по Манниху фенолов, формальдегида и диалканоламинов, предпочтительно, диэтаноламина, и, предпочтительно, ароматические полиамины, например, 1,2-, 1,3- и 1,4-фенилендиамин и, в частности, 2,3-, 2,4-, 3,4- и 2,6-толуилендиамин, 4,4′-, 2,4′- и 2,2′-диаминодифенилметан, полифенил-полиметилен-полиамины, смеси диаминодифенилметанов и полифенил-полиметилен-полиаминов, такие как полученные, например, путем конденсации анилина с формальдегидом, и смеси по меньшей мере двух полиаминов.
Примеры гидроксилсодержащих полиацеталей включают соединения, которые могут быть получены из гликолей, таких как диэтиленгликоль, триэтиленгликоль, 4,4′-дигидроксиэтоксидифенилдиметилметан, гександиол, и формальдегида. Подходящие полиацетали также могут быть получены путем полимеризации циклических ацеталей.
Примеры гидроксилсодержащих поликарбонатов могут быть получены, например, путем взаимодействия диолов, таких как 1,3-пропандиол, 1,4-бутандиол и/или 1,6-гександиол, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль или тетраэтиленгликоль, с диарилкарбонатами, например, дифенилкарбонатом, или фосгеном.
Сложные полиэфирамиды включают, например, преимущественно линейные продукты конденсации, полученные из многоосновных, насыщенных и/или ненасыщенных карбоновых кислот или ангидридов указанных кислот, и многоатомных, насыщенных и/или ненасыщенных аминоспиртов, или смесей многоатомных спиртов и аминоспиртов и/или полиаминов.
В ряде вариантов реализации настоящего изобретения композиция полиола может содержать смесь простых полиэфирполиолов, содержащую по меньшей мере один простой полиэфирполиол на основе ароматической многофункциональной инициирующей молекулы и по меньшей мере один простой полиэфирполиол на основе неароматической инициирующей молекулы, предпочтительно, от трехатомного до восьмиатомного спирта. Как указано выше, инициированный амином полиол составляет от 10 процентов до 20 процентов от общей массы композиции полиола.
Составы пен согласно настоящему описанию содержат полиизоцианат. В настоящем описании «полиизоцианат» относится к молекуле, содержащей в среднем более 1,0 изоцианатных групп в молекуле.
Полиизоцианат может включать алифатический полиизоцианат, циклоалифатический полиизоцианат, аралифатический полиизоцианат, ароматический полиизоцианат или комбинацию указанных соединений. Примеры полиизоцианатов включают, без ограничения, алкилендиизоцианаты, такие как 1,12-додекандиизоцианат; 2-этилентетраметилен-1,4-диизоцианат; 2-метил-пентаметилен-1,5-диизоцианат; 2-этил-2-бутилпентаметилен-1,5-диизоцианат; тетраметилен-1,4-диизоцианат и гексаметилен-1,6-диизоцианат. Примеры полиизоцианатов включают, без ограничения, циклоалифатические диизоцианаты, такие как циклогексан-1,3- и -1,4-диизоцианат и смеси указанных изомеров; 1-изоцианато-3,3,5-триметил-5-изоцианатометилциклогексан; 2,4- и 2,6-гексагидротолуилендиизоцианат; и соответствующие смеси изомеров, 4,4-, 2,2′- и 2,4′-дициклогексилметандиизоцианат; и соответствующие смеси изомеров. Примеры полиизоцианатов включают, без ограничения, аралифатические диизоцианаты, такие как 1,4-ксилилендиизоцианат и смеси изомеров ксилилендиизоцианата. Примеры полиизоцианатов включают, без ограничения, ароматические полиизоцианаты, например, 2,4- и 2,6-толуилендиизоцианат и соответствующие смеси изомеров, 4,4′-, 2,4′- и 2,2′-дифенилметандиизоцианат и соответствующие смеси изомеров, смеси 4,4′- и 2,4′-дифенилметандиизоцианатов, полифенил-полиметилен-полиизоцианаты, смеси 4,4′-, 2,4′- и 2,2′-дифенилметандиизоцианатов и полифенил-полиметилен-полиизоцианатов (неочищенный МДИ) и смеси неочищенного МДИ и толуилендиизоцианатов. Полиизоцианаты можно применять по отдельности или в виде комбинаций.
Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения предложено, что можно применять модифицированный полиизоцианат. Примеры модифицированных полиизоцианатов включают, без ограничения, полиизоцианаты, содержащие сложный эфир, мочевину, биурет, аллофанат, уретонимин, карбодиимид, изоцианурат, уретдион и/или уретан. Конкретные примеры включают уретансодержащие органические, предпочтительно ароматические, полиизоцианаты, содержащие от 33,6 до 15 процентов по массе, предпочтительно, от 31 до 21 процентов по массе, относительно общей массы, NCO. Примеры включают 4,4′-дифенилметандиизоцианат, смеси 4,4′- и 2,4′-дифенилметандиизоцианата, или неочищенный МДИ, или 2,4- или 2,6-толуилендиизоцианат, в каждом случае, модифицированные посредством низкомолекулярных диолов, триолов, диалкиленгликолей, триалкиленгликолей или полиоксиалкиленгликолей с молекулярной массой до примерно 6000. Конкретные примеры ди- и полиоксиалкиленгликолей, которые можно применять по отдельности или в виде смесей, включают диэтилен-, дипропилен-, полиоксиэтилен-, полиоксипропилен- и полиоксипропилен-полиоксиэтиленгликоли триолы и/или тетролы. Также подходящими являются содержащие NCO форполимеры, содержащие от 25 до 3,5 процентов по массе, например, от 21 до 14 процентов по массе, относительно общей массы, NCO, и полученные из описанных в настоящей заявке сложных полиэфирполиолов и/или, предпочтительно, простых полиэфирполиолов, и 4,4′-дифенилметандиизоцианата, смесей 2,4′- и 4,4′-дифенилметандиизоцианата, 2,4- и/или 2,6-толуилендиизоцианатов или неочищенного МДИ. Кроме того, можно также применять жидкие полиизоцианаты, содержащие карбодиимидные группы и/или изоциануратные кольца, и содержащие от 33,6 до 15 процентов по массе, например, от 31 до 21 процентов по массе, относительно общей массы, NCO, например, на основе 4,4′-, 2,4′- и/или 2,2′-дифенилметандиизоцианата и/или 2,4′- и/или 2,6-толуилендиизоцианата. Модифицированные полиизоцианаты можно смешивать между собой или с немодифицированными органическими полиизоцианатами, например, 2,4′- или 4,4′-дифенилметандиизоцианатом, неочищенным МДИ и/или 2,4- и/или 2,6-толуилендиизоцианатом.
Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения предложено, что полиизоцианаты могут включать смеси модифицированных органических полиизоцианатов, содержащих уретановые группы, имеющих содержание NCO от 33,6 до процентов по массе, в частности, на основе толуилендиизоцианатов, 4,4′-дифенилметандиизоцианата, смесей изомеров дифенилметандиизоцианата или неочищенного МДИ, в частности, 4,4′-, 2,4′- и 2,2′- дифенилметандиизоцианата, полифенил-полиметилен-полиизоцианатов, 2,4- и 2,6- толуилендиизоцианата, неочищенного МДИ с содержанием изомера дифенилметандиизоцианата от примерно 30 до примерно 80 процентов по массе, например, от примерно 35 до примерно 45 процентов по массе, и смеси по меньшей мере двух из вышеуказанных полиизоцианатов, например, неочищенный МДИ или смеси толуилендиизоцианатов и неочищенного МДИ.
Полиизоцианат может быть получен, например, при помощи известного способа. Например, полиизоцианат может быть получен путем фосгенирования соответствующих полиаминов с образованием поликарбамоилхлоридов, и термолиза полученных соединений с образованием полиизоцианата и хлороводорода, или при помощи безфосгенового способа, например, такого как взаимодействие соответствующих полиаминов с мочевиной и спиртом с образованием поликарбаматов, и термолиза полученных соединений с образованием полиизоцианата и спирта.
Полиизоцианат может быть получен коммерческим путем. Примеры коммерчески доступных полиизоцианатов включают, без ограничения, полиизоцианаты, продаваемые под торговой маркой VORATECTM, такой как VORATECTM SD100, полимерный метилендифенилдиизоцианат (МДИ), доступный от The Dow Chemical Company.
Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения предложено, что состав пены может иметь изоцианатное число от 70 до 500. Включены все отдельные значения и поддиапазоны от 70 до 500; например, состав пены может иметь изоцианатное число от нижнего предела, равного 70, 80, 90 или 100, до верхнего предела, равного 500, 250, 150 или 130.
Состав пены может включать катализатор пенообразования и катализатор гелеобразования. Катализаторы, например, катализаторы пенообразования и катализаторы гелеобразования, можно классифицировать по склонности предпочтительно воздействовать на реакцию мочевины (пенообразования), в случае катализатора пенообразования, или на реакцию уретана (гелеобразования), в случае катализатора гелеобразования.
Примеры катализаторов пенообразования, например, катализатор, способный предпочтительно воздействовать на реакцию пенообразования, включают, но не ограничиваются следующими, короткоцепочечные третичные амины или третичные амины, содержащие кислород. Например, катализаторы пенообразования включают, в числе прочих, бис-(2-диметиламиноэтиловый) простой эфир; пентаметилдиэтилентриамин, триэтиламин, трибутиламин, N,N-диметиламинопропиламин, диметилэтаноламин, N,N,N′,N′-тетраметилэтилендиамин и комбинации указанных соединений.
Примеры катализаторов гелеобразования, например, катализатор, способный предпочтительно воздействовать на реакцию гелеобразования, включают, но не ограничиваются следующими, металлоорганические соединения, циклические третичные амины и/или длинноцепочечные амины, например, содержащие несколько атомов азота, и комбинации указанных соединений. Металлоорганические соединения включают оловоорганические соединения, такие как соли олова(II) органических карбоновых кислот, например, диацетат олова(II), диоктоат олова(II), диэтилгексаноат олова(II) и дилаурат олова(II), и соли диалкилолова(IV) органических карбоновых кислот, например, диацетат дибутилолова, дилаурат дибутилолова, малеат дибутилолова и диацетат диоктилолова. Также в качестве катализатора гелеобразования можно применять соли висмута органических карбоновых кислот, такие как, например, октоат висмута. Циклические третичные амины и/или длинноцепочечные амины включают диметилбензиламин, N,N,N′,N′-тетраметилбутандиамин, диметилциклогексиламин, триэтилендиамин и комбинации указанных соединений, и комбинации указанных соединений. Согласно некоторым примерам настоящего изобретения предложено, что атомы азота в катализаторе гелеобразования не являются частью молекулярной циклической структуры.
Как указано, согласно вариантам реализации настоящего изобретения предложено, что комбинация катализатора пенообразования и катализатора гелеобразования составляет от 0,5 процента до 1,5 процента от общей массы композиции полиола. Включены все отдельные значения и поддиапазоны от 0,5 процента до 1,5 процента; например, комбинация катализатора пенообразования и катализатора гелеобразования может составлять от нижнего предела, равного 0,5, 0,6 или 0,7 процента, до верхнего предела, равного 1,5, 1,4 или 1,3 процента от общей массы композиции полиола.
Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения предложено, что катализатор пенообразования составляет от 50 процентов до 100 процентов от общей массы катализатора пенообразования и катализатора гелеобразования. Включены все отдельные значения и поддиапазоны от 50 процентов до 100 процентов; например, катализатор пенообразования может составлять от нижнего предела, равного 50, 55 или 60 процентов, до верхнего предела, равного 100, 95, 90, 85 или 80 процентов от общей массы катализатора пенообразования и катализатора гелеобразования.
Как указано, неожиданно было обнаружено, что составы пен согласно настоящему изобретению способны обеспечить улучшенное отверждение, например, более быстрое отверждение, в числе прочих преимущество по сравнению с другими составами пен. Указанное более быстрое отверждение является неожиданным, поскольку составы пен согласно настоящему изобретению могут включать сниженное количество катализатора пенообразования по сравнению с другими составами пен. Более быстрое отверждение может способствовать, например, уменьшению времени производства жестких полиуретановых пен.
Состав пены может включать пенообразующий агент. Пенообразующий агент может представлять собой физический пенообразующий агент, химический пенообразующий агент или комбинацию указанных агентов.
Физические пенообразующие агенты можно применять для содействия вспениванию состава пены, что может улучшать теплоизоляционную способность жесткой полиуретановой пены, полученной из указанного состава. Примеры физических пенообразующих агентов включают жидкий диоксид углерода; алканы; циклоалканы, такие как циклопентан, циклогексан, циклобутан и смеси указанных соединений; другие циклоалканы, содержащие максимум 4 атома углерода; диалкиловые простые эфиры, циклоалкиленовые простые эфиры, фторалканы и смеси указанных соединений. Примеры алканов включают пропан, н-бутан, изобутан, изопентан и смеси указанных соединений. Примеры диалкиловых простых эфиров включают диметиловый эфир, метилэтиловый эфир, метилбутиловый эфир, диэтиловый эфир и комбинации указанных соединений. Примером циклоалкиленового простого эфира является фуран. Примеры фторалканов включают трифторметан, дифторметан, дифторэтан, тетрафторэтан, гептафторпропан и комбинации указанных соединений.
Физический пенообразующий агент может составлять от 2 до 25 частей по массе от состава пены, в расчете на 100 частей композиции полиола. Включены все отдельные значения и поддиапазоны от 2 до 25 частей по массе; например, физический пенообразующий агент может составлять от нижнего предела, равного 2, 5 или 8 частей по массе, до верхнего предела, равного 25, 23 или 20 частей по массе на 100 частей композиции полиола.
Химические пенообразующие агенты можно применять, например, для образования диоксида углерода при взаимодействии с полиизоцианатом. Примером химического пенообразующего агента является вода. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения предложено, что химический пенообразующий агент, при применении, составляет от 0,3 процента до 2,0 процента от общей массы композиции полиола. Включены все отдельные значения и поддиапазоны от 0,3 процента до 2,0 процента; например, химический пенообразующий агент может составлять от нижнего предела, равного 0,3, 0,4 или 0,5 процента, до верхнего предела, равного 2,0, 1,8 или 1,6 процента от общей массы композиции полиола. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения предложено, что диоксид углерода можно также получать посредством введения в составы пен аддуктов диоксида углерода, таких как карбаматы.
Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения предложено, что состав пены может включать катализатор тримеризации. Катализатор тримеризации можно применять для усиления активности состава пены. Примеры катализаторов тримеризации включают трис-(диалкиламиноалкил)-s-гексагидротриазины, такие как 1,3,5-трис-(N,N-диметиламинопропил)-s-гексагидротриазин; [2,4,6-трис-(диметиламинометил)-фенол]; ацетат калия, октоат калия; гидроксиды тетраалкиламмония, такие как гидроксид тетраметиламмония; гидроксиды щелочных металлов, такие как гидроксид натрия; алкоксиды щелочных металлов, такие как метоксид натрия и изопропоксид калия; и соли щелочных металлов длинноцепочечных жирных кислот, содержащих от 10 до 20 атомов углерода, и комбинации указанных соединений. Некоторые коммерчески доступные катализаторы тримеризации включают, в числе прочих, DABCO® TMR-30, DABCO® K 2097; DABCO® K15, POLYCAT® 41, POLYCAT® 43, POLYCAT® 46, DABCO® TMR, CURITHANE 52. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения предложено, что катализатор тримеризации, при применении, составляет от 0,1 процента до 1,5 процента от общей массы композиции полиола. Включены все отдельные значения и поддиапазоны от 0,1 процента до 1,5 процента; например, катализатор тримеризации может составлять от нижнего предела, равного 0,1, 0,2 или 0,3 процента, до верхнего предела, равного 1,5, 1,3 или 1,0 процента от общей массы композиции полиола.
Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения предложено, что состав пены может включать поверхностно-активное вещество. Поверхностно-активное вещество может способствовать эмульгированию компонентов состава пены, регулировать размер пор полученной пены и/или стабилизировать структуру пор, чтобы способствовать предотвращению схлопывания и/или образования подповерхностных пустот. Примеры поверхностно-активных веществ включают соединения на основе кремния, такие как силиконовые масла и сополимеры кремнийорганических простых полиэфиров, такие как полидиметилсилоксан и блок-сополимеры полидиметилсилоксана-полиалкилена, например, модифицированный простым полиэфиром полидиметилсилоксан, и комбинации указанных соединений. Примеры поверхностно-активных веществ включают частицы диоксида кремния и порошки аэрогеля диоксида кремния, а также органические поверхностно-активные вещества, такие как нонилфенолэтоксилаты и VORASURF™ 504, который представляет собой блок-сополимер этиленоксида/бутиленоксида с относительно высокой молекулярной массой, и комбинации указанных материалов. Поверхностно-активные вещества доступны коммерчески и включают поверхностно-активные вещества, доступные под торговыми марками DABCO™ и TEGOSTAB™. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения предложено, что поверхностно-активное вещество, при применении, составляет от 0,1 процента до 2,5 процента от общей массы композиции полиола. Включены все отдельные значения и поддиапазоны от 0,1 процента до 2,5 процента; например, поверхностно-активное вещество может составлять от нижнего предела, равного 0,1, 0,2 или 0,3 процента, до верхнего предела, равного 1,5, 1,3 или 1,0 процента от общей массы композиции полиола.
Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения предложено, что состав пены может включать один или более дополнительных компонентов. Для различных применений можно применять различные дополнительные компоненты и/или различные количества дополнительных компонентов. Примеры дополнительных компонентов включают, в числе прочего, пигменты, красители, антипирены, сшивающие агенты, удлинители цепи, антиокислители, модификаторы поверхности, придающие биостойкость агенты, антиадгезионные агенты для форм и комбинации указанных агентов.
Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения предложен способ получения состава пены. Способ получения состава пены может включать получение композиции полиола путем объединения инициированного амином полиола и дополнительного полиола, причем указанный инициированный амином полиол составляет от 10 процентов до 20 процентов от общей массы композиции полиола, и дополнительный полиол составляет от 80 процентов до 90 процентов от общей массы композиции полиола, как указано в настоящей заявке. Способ получения состава пены может включать объединение композиции полиола с полиизоцианатом, для обеспечения изоцианатного числа от 50 до 700, пенообразующим агентом, катализатором пенообразования и катализатором гелеобразования, причем комбинация катализатора пенообразования и катализатора гелеобразования, составляет от 0,5 процента до 1,5 процента от общей массы композиции полиола, причем катализатор пенообразования составляет от 50 процентов до 100 процентов от общей массы катализатора пенообразования и катализатора гелеобразования, как указано в настоящей заявке.
Как указано, состав пены согласно настоящему описанию можно применять для получения жестких полиуретановых пен. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения предложено, что состав пены можно вводить в форму, например, полость, для получения жесткой полиуретановой пены. Например, композицию полиола можно объединять с другими компонентами, такими как катализатор пенообразования, катализатор гелеобразования, физические пенообразующие агенты, вода, сшивающие агенты и/или удлинители цепи, поверхностно-активное вещество и любые дополнительные компоненты, для получения части «B», которую в Европе могут называть частью «A». Указанную часть «B» можно приводить в контакт с частью «A», которую в Европе могут называть частью «B», и которая содержит полиизоцианат, для начала реакций пенообразования и полимеризации. Часть A и часть B можно комбинировать для обеспечения изоцианатного числа согласно настоящему описанию.
Для различных применений можно использовать разнообразное оборудование, такое как, в числе прочего, смесители и/или распылители. Например, для некоторых применений можно использовать смесительную нагнетательную головку, в которой часть A и часть B объединяют и смешивают, а затем, более или менее одновременно, вводят в заполняемую форму или полость. Для некоторых применений можно применять «одноточечный» впрыск, при котором форму или полсть заполняют через единственную точку впрыска, одновременно откачивая вакуум через другую точку. Вакуум может способствовать заполнению формы, например, до наступления времени гелеобразования состава пены, которое в некоторых вариантах реализации настоящего изобретения может составлять, например, от 30 секунд до 150 секунд. Включены все отдельные значения и поддиапазоны от 30 секунд до 150 секунд; например, состав пены может иметь время гелеобразования от нижнего предела, равного 30, 33 или 35 секунд, до верхнего предела, равного 150, 145 или 140 секунд.
Как указано, согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения предложено, что можно применять вакуум для получения жестких полиуретановых пен согласно настоящему описанию. Можно применять вакуум для обеспечения сниженного атмосферного давления. Вакуум, например сниженное атмосферное давление, может составлять от 350 до примерно 950 миллибар. Включены все отдельные значения и поддиапазоны от 350 до примерно 950 миллибар; например, сниженное атмосферное давление может составлять от нижнего предела, равного 350, 375 или 400 миллибар, до верхнего предела, равного 950, 925 или 900 миллибар.
Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения предложено, что вакуум можно поддерживать в течение промежутка времени по меньшей мере 180 секунд. Например, состав пены можно вводить в форму, а затем созданный в форме вакуум можно поддерживать в течение промежутка времени по меньшей мере 180 секунд. Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения предложено, что указанный промежуток времени может составлять от нижнего предела, равного 180 секунд, 240 секунд или 300 секунд, до верхнего предела, равного 600 секунд, 900 секунд или 1200 секунд.
Жесткие полиуретановые пены согласно настоящему описанию можно получать при температуре от 15°С до 85°С. Включены все отдельные значения и поддиапазоны от 15°C до 85°C; например, жесткие полиуретановые пены можно получать при температуре от нижнего предела, равного 15°C, 20°C или 25°C, до верхнего предела, равного 85°C, 75°C или 65°C.
Жесткие полиуретановые пены согласно настоящему описанию могут иметь плотность, измеренную согласно ASTM 1622-88, от 20 кг/м3 до 45 кг/м3. Включены все отдельные значения и поддиапазоны от 20 кг/м3 до 45 кг/м3; например, жесткие полиуретановые пены могут иметь плотность от нижнего предела, равного 20 кг/м3, 23 кг/м3 или 25 кг/м3, до верхнего предела, равного 45 кг/м3, 43 кг/м3 или 40 кг/м3.
Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения предложено, что жесткие полиуретановые пены могут содержать от 65 процентов до 98 процентов закрытых пор. Включены все отдельные значения и поддиапазоны от 65 процентов до 98 процентов закрытых пор; например, жесткие полиуретановые пены могут содержать от нижнего предела, равного 65 процентов, 70 процентов или 75 процентов, до верхнего предела, равного 98 процентов, 95 процентов или 90 процентов закрытых пор.
Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения предложено, что жесткие полиуретановые пены могут иметь теплопроводность, при средней температуре пластины 10°С, согласно ISO 12939/DIN 52612, от 15 до 20 милливатт/метр·Кельвин. Включены все отдельные значения и поддиапазоны от 15 до 20 милливатт/метр·Кельвин; например, жесткие полиуретановые пены могут иметь теплопроводность от нижнего предела, равного 15, 16 или 17 милливатт/метр·Кельвин, до верхнего предела, равного 20, 19,8 или 19,7 милливатт/метр·Кельвин.
Согласно некоторым вариантам реализации настоящего изобретения предложено, что жесткие полиуретановые пены могут иметь средний диаметр пор от 175 микрон до 250 микрон. Включены все отдельные значения и поддиапазоны от 175 микрон до 250 микрон; например, жесткие полиуретановые пены могут иметь средний диаметр пор от нижнего предела, равного 175, 180 или 190 микрон, до верхнего предела, равного 250, 245 или 240 микрон.
Жесткие полиуретановые пены согласно настоящему описанию можно применять для различных применений, таких как, в числе прочего, изоляция стенок бытовой техники, для применения, например, в холодильниках, морозилках и резервуарах для горячей воды, а также строительные применения.
Примеры
В примерах применяли различные термины и обозначения для материалов, включая, например, следующие:
VORANOL™ RN 482 (дополнительный полиол, доступный от The Dow Chemical Company); TERCAROL™ 5902 (инициированный амином полиол, доступный от The Dow Chemical Company); VORANOL™ CP 1055 (дополнительный полиол, доступный от The Dow Chemical Company); трис-(1-хлор-2-пропил)-фосфат (антипирен, доступный от SinoHarvest); POLYCAT® 8 (диметилциклогексиламин, катализатор гелеобразования, доступный от Air Products & Chemicals Inc.); POLYCAT® 5 (пентаметилдиэтилентриамин, катализатор пенообразования, доступный от Air Products & Chemicals Inc.); DABCO® TMR-30 (катализатор тримеризации, доступный от Air Products & Chemicals Inc.); TEGOSTAB® B 8496 (поверхностно-активное вещество, доступное от Evonik Industries); циклопентан (пенообразующий агент, 95% циклопентана, доступный от Halterman); VORANOL™ RA 640 (дополнительный полиол, доступный от The Dow Chemical Company). VORATECTM SD100 (полиизоцианат, полимерный МДИ, доступный от The Dow Chemical Company).
Пример 1, состав пены, получали с использованием указанных в таблице 1 количеств компонентов. Примеры 2-3, составы пен, получали как пример 1. Однако в примерах 2-3 применяли указанные в таблице 1 количества компонентов.
Для примера 1 комбинация катализатора пенообразования и катализатора гелеобразования составляла 1,200 процента от общей массы композиции полиола; катализатор пенообразования составлял 80 процентов от общей массы катализатора пенообразования и катализатора гелеобразования, пример 1 имел изоцианатное число 119. Для примера 2 комбинация катализатора пенообразования и катализатора гелеобразования составляла 1,151 процента от общей массы композиции полиола; катализатор пенообразования составлял 65,22 процентов от общей массы катализатора пенообразования и катализатора гелеобразования, пример 2 имел изоцианатное число 119. Для примера 3 комбинация катализатора пенообразования и катализатора гелеобразования составляла 1,032 процента от общей массы композиции полиола; катализатор пенообразования составлял 100 процентов от общей массы катализатора пенообразования и катализатора гелеобразования, пример 3 имел изоцианатное число 119.
Температуру компонентов поддерживали равной 20°C (+/−2°C). Пример 1 получали в лабораторной машине Cannon S 20 высокого давления, со смесительной головкой, присоединенной к инъекционному отверстию формы. Соединение формы/смесительной головки было герметичным. Смешивали предварительно компоненты, применяемые для примера 1, за исключением изоцианата. Объединяли предварительно смешанные компоненты и изоцианат с образованием примера 1; предварительно смешанные компоненты и изоцианат одновременно вводили в алюминиевую форму Бретта, при давлении в смесительной головке примерно 130 – 140 бар. Форма Бретта имела длину 200 см, ширину 20 см и глубину 5 см, ее температуру поддерживали равной примерно 45°С. Перед введение на форму Бретта наносили разделительную смазку для облегчения извлечения из формы. Форма Бретта не имела отверстий, для обеспечения сниженного атмосферного давления, равного 900 мбар, в форме во время пенообразования. Внутренне давление в форме контролировали при помощи трубки, соединенной с промежуточным резервуаром объемом 500 литров, в свою очередь, соединенным с вакуумным насосом (мощностью 1500 литров/минуту). Вакуум в промежуточном резервуаре и давлением в форме поддерживали при помощи управляющих клапанов. Пример 1 выдерживали в форме Бретта в течение времени протекания пенообразования, и получали пенопластовую панель, обозначенную как пример 4, из жесткой полиуретановой пены. Примеры 5-6 жесткие полиуретановые пены, получали как пример 4. Однако в примерах 5-6 применяли примера 2-3, соответственно, вместо примера 1.
Сравнительные примеры A-F получали как пример 1. Однако в сравнительных примерах A-F применяли указанные в таблице 2 количества компонентов. Каждый из сравнительных примеров A-F выдерживали в форме Бретта в течение времени протекания пенообразования, и получали соответствующую пенопластовую панель, которые представляли собой сравнительные примеры G-L, причем сравнительный пример A применяли для получения сравнительного примера G, сравнительный пример B применяли для получения сравнительного примера H, сравнительный пример C применяли для получения сравнительного примера I, сравнительный пример D применяли для получения сравнительного примера J, сравнительный пример E применяли для получения сравнительного примера K, и сравнительный пример F применяли для получения сравнительного примера L.
Все количества, указанные в следующих таблице 1 и таблице 2, указаны в частях по массе.
Таблица 1
| Пример 1 | Пример 2 | Пример 3 | |
| VORANOL™ RN 482 | 64,30 | 64,30 | 64,30 |
| TERCAROL™ 5902 | 13,00 | 13,00 | 13,00 |
| VORANOL™ CP 1055 | 7,00 | 7,00 | 7,00 |
| VORANOL™ RA 640 | - | - | - |
| Трис-(1-хлор-2-пропил)-фосфат | 10,70 | 10,70 | 10,70 |
| POLYCAT® 8 | 0,24 | 0,4 | - |
| POLYCAT® 5 | 0,96 | 0,75 | 1,03 |
| DABCO® TMR-30 | 0,40 | 0,40 | 0,40 |
| TEGOSTAB® B 8496 | 2,00 | 2,00 | 2,00 |
| Вода | 1,40 | 1,40 | 1,40 |
| Циклопентан | 13,00 | 13,00 | 13,00 |
| VORATECTM SD100 | 132 | 132 | 132 |
Таблица 2
| Сравнительный пример A | Сравнительный пример B | Сравнительный пример C | Сравнительный пример D | Сравнительный пример E | Сравнительный пример F | |
| VORANOL™ RN 482 | 64,30 | 64,30 | 55,70 | 55,70 | 55,70 | 64,30 |
| TERCAROL™ 5902 | 13,00 | 13,00 | - | - | - | 13,00 |
| VORANOL™ CP 1055 | 7,00 | 7,00 | 22,00 | 22,00 | 22,00 | 7,00 |
| VORANOL™ RA 640 | - | - | 3,00 | 3,00 | 3,00 | - |
| Трис-(1-хлор-2-пропил)-фосфат | 10,00 | 10,00 | 14,00 | 14,00 | 14,00 | 10,00 |
| POLYCAT® 8 | 0,90 | 0,90 | 2,04 | 1,20 | 1,20 | 1,55 |
| POLYCAT® 5 | 0,45 | 0,45 | - | 0,60 | 0,60 | - |
| DABCO® TMR-30 | 0,40 | 0,40 | 0,48 | 0,48 | 0,48 | 0,40 |
| TEGOSTAB® B 8496 | 2,00 | 2,00 | 2,00 | 2,00 | 2,00 | 2,00 |
| Вода | 1,40 | 1,40 | 1,40 | 1,40 | 1,40 | 1,40 |
| Циклопентан | 13,00 | 13,00 | 13,00 | 13,00 | 13,00 | 13,00 |
| VORATECTM SD100 | 132 | 132 | 128 | 128 | 128 | 132 |
Для ряда примеров и/или сравнительных примеров согласно настоящему описанию определяли различные свойства.
Минимальную плотность заполнения, зависящую от давления в форме, определяли как частное от деления минимальной массы состава пены, необходимой для заполнения формы на 95 процентов, на объем формы. Минимальные плотности заполнения указаны в таблице 3.
Таблица 3
| Минимальная плотность заполнения (грамм/литр) |
|
| Пример 1 | 37,80 |
| Пример 2 | 37,90 |
| Пример 3 | 38,50 |
| Сравнительный пример A | 37,03 |
| Сравнительный пример C | 37,33 |
| Сравнительный пример D | 38,30 |
| Сравнительный пример F | 39,19 |
Плотность формы определяли как частное от деления массы пенопластовой панели на объем формы. Плотности формы указаны в таблице 4.
Таблица 4
| Плотность формы (грамм/литр) |
|
| Пример 4 | 41,30 |
| Пример 5 | 41,80 |
| Пример 6 | 42,30 |
| Сравнительный пример G | 40,50 |
| Сравнительный пример I | 41,38 |
| Сравнительный пример J | 42,52 |
| Сравнительный пример L | 43,28 |
Теплопроводность определяли для соответствующих пенопластовых панелей при средней температуре пластины 10°С согласно ISO 12939-01/DIN 52612 на приборе Lasercomp FOX 200. Теплопроводности указаны в таблице 5.
Таблица 5
| Теплопроводность (милливатт/метр·Кельвин) |
|
| Пример 4 | 19,61 |
| Пример 5 | 19,60 |
| Пример 6 | 19,70 |
| Сравнительный пример G | 19,80 |
| Сравнительный пример I | 20,41 |
| Сравнительный пример J | 20,72 |
| Сравнительный пример L | 20,02 |
Данные таблицы 5 показывают, что каждый из примеров 4-6 имел теплопроводность менее 20 милливатт/метр·Кельвин. Также данные таблицы 5 показывают, что каждый из примеров 4-6 имел улучшенную теплопроводность по сравнению с каждым из сравнительных примеров G, I, J и L.
Средний диаметр пор определяли для соответствующих пенопластовых панелей при помощи анализа PORE!SCAN (Goldlücke Ingenieurleistungen). Средние диаметры пор указаны в таблице 6.
Таблица 6
| Средний диаметр пор (микрон) |
|
| Пример 4 | 228,2 |
| Пример 5 | 169,1 |
| Пример 6 | 211,9 |
| Сравнительный пример G | 303,0 |
| Сравнительный пример I | 298,4 |
| Сравнительный пример J | 335,6 |
| Сравнительный пример L | 293,6 |
Данные таблицы 6 показывают, что каждый из примеров 4-6 имел средний диаметр пор менее 250 микрон. Также данные таблицы 6 показывают, что каждый из примеров 4-6 имел улучшенный средний диаметр пор, по сравнению в каждый из сравнительных примеров G, I, J и L.
Пример 7, панель из жесткой полиуретановой пены, получали как пример 4, за исключением того, что применяли большую форму (70 см длиной, 35 см шириной и 10 см глубиной) вместо формы Бретта и вводили в большую форму 115 процентов минимальной плотности заполнения, равной 38,00 грамм/литр для примера 1. Примеры 8-9, панели из жесткой полиуретановой пены, получали как пример 7. Однако в примерах 8-9 применяли примеры 2-3, соответственно, вместо примера 1.
Аналогично, сравнительный пример M получали с использованием сравнительного примера B, и сравнительный пример N получали с использованием сравнительного примера E.
Каждый из примеров 7-9 и сравнительных примеров M и N извлекали из соответствующих форм через десять минут после полного ввода состава пены в форму. Дополнительное расширение измеряли в течение двадцати четырех часов после извлечения из формы для каждого из примеров 7-9 и сравнительных примеров M и N. Значения дополнительного расширения, выраженные как максимальное процентное изменение толщины в течение промежутка времени от извлечения из формы до двадцати четырех часов, указаны в таблице 7.
Таблица 7
| Максимальное изменение толщины в процентах | |
| Пример 7 | + 4,10% |
| Пример 8 | + 3,90% |
| Пример 9 | + 4,10% |
| Сравнительный пример M | + 4,20% |
| Сравнительный пример N | + 4,74% |
Данные таблицы 7 показывают, что каждый из примеров 7-9 имел меньшее максимальное изменение толщины в процентах, по сравнению с обоими сравнительными примерами M и N. Указанное меньшее максимальное изменение толщины в процентах показывает, что каждый из примеров 7-9 обладал улучшенным отверждением, например, более быстрым отверждением, по сравнению с обоими сравнительными примерами M и N. Улучшенное отверждение являлось неожиданным, поскольку каждый из примеров 7-9 был получен из составов пен, т.е. примеров 1-3, которые имели высокое отношение катализатора пенообразования к катализатору гелеобразования, по сравнению со сравнительными примерами B или E, которые применяли для получения сравнительных примеров M и N, соответственно.
1. Состав пены, предназначенный для получения жестких полиуретановых пен, который содержит:
композицию полиола, содержащую инициированный амином полиол, составляющий от 10 процентов до 20 процентов от общей массы композиции полиола, и дополнительный полиол, составляющий от 80 процентов до 90 процентов от общей массы композиции полиола, причем указанный дополнительный полиол содержит трехфункциональный полиол, составляющий менее 10 процентов от общей массы композиции полиола, причем инициированный амином полиол имеет среднее гидроксильное число от 200 до 850;
полиизоцианат, причем состав пены имеет изоцианатное число в диапазоне от 70 до 500;
пенообразующий агент;
катализатор тримеризации;
катализатор пенообразования, содержащий пентаметилдиэтилентриамин; и
катализатор гелеобразования, содержащий диметилциклогексиламин, причем комбинация катализатора пенообразования и катализатора гелеобразования составляет от 0,5 процента до 1,5 процента от общей массы композиции полиола, причем катализатор пенообразования составляет от 60 процентов до 100 процентов от общей массы катализатора пенообразования и катализатора гелеобразования.
2. Состав пены по п. 1, отличающийся тем, что указанная комбинация катализатора пенообразования и катализатора гелеобразования составляет от 0,5 процента до 1,3 процента от общей массы композиции полиола.
3. Состав пены по любому из пп. 1-2, отличающийся тем, что катализатор тримеризации выбран из группы, состоящей из 1,3,5-трис-(N,N-диметиламинопропил)-S-гексагидротриазина, [2,4,6-трис-(диметиламинометил)-фенола], гидроксида натрия, гидроксида тетраметиламмония, метоксида натрия, изопропоксида калия и комбинаций указанных соединений.
4. Состав пены по п. 3, отличающийся тем, что указанный катализатор тримеризации составляет от 0,1 процента до 1,5 процента от общей массы композиции полиола.
5. Жесткая полиуретановая пена, полученная путем отверждения одного из составов пен по пп. 1-4.
6. Жесткая полиуретановая пена по п. 5, отличающаяся тем, что указанная жесткая полиуретановая пена имеет теплопроводность менее 20 мВт/м⋅К.
7. Жесткая полиуретановая пена по п. 5, отличающаяся тем, что указанная жесткая полиуретановая пена имеет средний диаметр пор от 175 до 250 мкм.
8. Способ получения состава пены, предназначенного для получения жестких полиуретановых пен, включающий:
получение композиции полиола путем объединения инициированного амином полиола и дополнительного полиола, причем указанный инициированный амином полиол составляет от 10 процентов до 20 процентов от общей массы композиции полиола, причем дополнительный полиол составляет от 80 процентов до 90 процентов от общей массы композиции полиола, причем указанный дополнительный полиол содержит трехфункциональный полиол, составляющий менее 10 процентов от общей массы композиции полиола, причем инициированный амином полиол имеет среднее гидроксильное число от 200 до 850; и
объединение композиции полиола с полиизоцианатом для обеспечения изоцианатного числа от 70 до 500, пенообразующим агентом, катализатором тримеризации, катализатором пенообразования, содержащим пентаметилдиэтилентриамин, и катализатором гелеобразования, содержащим диметилциклогексиламин, причем комбинация катализатора пенообразования и катализатора гелеобразования составляет от 0,5 процента до 1,5 процента от общей массы композиции полиола, причем катализатор пенообразования составляет от 60 процентов до 100 процентов от общей массы катализатора пенообразования и катализатора гелеобразования.
9. Способ по п. 8, дополнительно включающий введение состава пены в форму со сниженным атмосферным давлением.
