Способ получения полиуретановых пен
Настоящее изобретение относится к полиуретановой пене, имеющей эластичность по меньшей мере 50%, и к способу ее получения. Указанный способ включает реакцию: (i) первого полиэфирполиола, (ii) второго полиэфирполиола и (iii) одного или более ароматических полиизоцианатов в присутствии одного или более катализаторов гелеобразования и/или вспенивания. Первый полиэфирполиол имеет полиэфирные цепи, содержащие долю этиленоксида не более 20%, где остаток доли алкиленоксида в полиэфирной цепи получен из пропилен- и/или бутиленоксида. Доля первичных гидроксильных групп в первом полиэфирполиоле составляет не более чем 20%, гидроксильное число по меньшей мере 40 и номинальная функциональность по меньшей мере от 2,5 и не более 3,0. Второй полиэфирполиол имеет полиэфирные цепи, содержащие долю этиленоксида по меньшей мере 50%, где остаток доли алкиленоксида в полиэфирной цепи получен из пропилен- и/или бутиленоксида. Настоящий способ является улучшенным способом получения высокоэластичной полиуретановой пены из полиэфирполиола, получаемого с помощью ДМЦ-катализируемого процесса без потребности в отдельной периодической КОН-катализированной стадии привития этиленоксида. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр.
Область изобретения
Данное изобретение относится к использованию полиэфирполиолов при получении полиуретановых пен.
Уровень техники
Полиуретановые (ПУ) пены нашли широкое применение для множества промышленных и бытовых практических употреблений. Такая популярность связана с их разнообразными механическими свойствами и легкостью их производства.
Полиуретаны изготавливают с помощью реакции между полиизоцианатами (например, диизоцианатами) и полиолами. Эти компоненты объединяют вместе со вспенивателями, подходящим катализатором и, необязательно, дополнительными химическими веществами при условиях проведения реакции для того, чтобы получить желаемую пену. При получении полиуретанов разные реакции, такие как удлинение цепи (рост или реакция гелеобразования) и реакции вспенивания происходят одновременно.
Свойства полиуретановых пен сильно зависят от пенообразующей и полимеризационной способностей полиола, которые, в свою очередь, определяются структурными свойствами инициатора, а также структурой и свойствами полиэфирных цепей.
Для получения высокоэластичных (ВЭ) полиуретановых пен, как правило, применяются полиолы, содержащие более длинные, эластичные полиэфирные цепи. Однако, более длинные цепи дают более низкую концентрацию гидроксильных групп, что может привести к дисбалансу между реакциями вспенивания и роста.
Когда замещенные алкиленоксиды, такие как пропиленоксид (ПО), используются при получении полиэфирполиолов, конечные ОН группы полиэфирных цепей становятся вторичными. Такие полиэфирполиолы, в таком случае, безусловно менее реакционноспособные, чем те, которые содержат конечные первичные ОН группы. Поскольку реакция гелеобразование происходит не достаточно быстро в случае вторичных ОН групп, по сравнению с реакцией вспенивания, то невозможно использовать напрямую такие полиэфирполиолы, содержащие вторичные ОН группы, для получения высокоэластичных ПУ пен. В таком случае, ПУ сетка недостаточна прочная в конце реакции вспенивания и пена склонна к распаданию.
В известном уровне техники эта проблема решена путем «ЭО-привития» полиэфирных цепей. ЭО-привитие требует присоединения эквивалентного количества этиленоксида (ЭО) к концу оборванных цепей со вторичными ОН группами. Полученные полиэфирполиолы тогда имеют, преимущественно, ЭО-оборванные полиольные цепи, которые обеспечивают первичные ОН группы, пригодные для использования при получении высокоэластичных ПУ пен.
На практике, ЭО-привитие успешно выполняют при помощи катализированной КОН реакции образования полиэфира. При попытке применения двойных металлоцианидных (ДМЦ) катализаторов в процессе ЭО-привития, комбинация более активного катализатора и характерная активность первичных ОН групп приводят скорее к присоединению длинных ЭО цепей к нескольким полиэфирным цепям, чем к равномерному распределению ЭО по всем полиэфирным цепям.
ДМЦ-катализированное получение полиэфирполиолов является более быстрым и более эффективным, чем традиционный КОН-катализированный процесс. Процесс также может проводится в непрерывно действующей системе, а не в периодической, дополнительно увеличивая его эффективность.
Однако, для получения ЭО-привитых полиэфирполиолов, пригодных для получения ВЭ ПУ пен из полиолов, полученных в результате ДМЦ-катализированного процесса, полиэфирполиолы должны подвергаться отдельному периодическому этапу ЭО-привития, катализированному КОН.
Одно решение для процесса получения высокоэластичных полиуретановых пен из полиэфирполиолов, которое можно реализовать при помощи ДМЦ-катализированного процесса, было предложено в родственной заявке IN 1854/CHE/2015. Оно было направлено на использование полиэфирполиолов с функциональностью в диапазоне от 2,9 до 4,5, гидроксильным числом в диапазоне от 28 до 42, содержащих от 8 до 60% мас. доли этиленоксида, нерегулярно распределенного по полиэфирной цепи.
Остается желательным применять улучшенный способ получения высокоэластичной полиуретановой пены из полиэфирполиола, получаемого с помощью ДМЦ-катализированного процесса без потребности в отдельной периодической КОН-катализированной стадии привития ЭО.
Сущность изобретения
Данное изобретение предлагает способ получения полиуретановой пены, имеющей эластичность по меньшей мере 50%, указанный способ, включающий реакцию: (i) первого полиэфирполиола, имеющего полиэфирные цепи, содержащие долю этиленоксида не более 20%, долю первичных гидроксильных групп не более чем 25%; (ii) второго полиэфирполиола, имеющего полиэфирные цепи, содержащие долю этиленоксида по меньшей мере 50%, и (iii) одного или более ароматических полиизоцианатов в присутствии одного или более катализаторов гелеобразования или вспенивания.
Подробное описание изобретения
Данные изобретатели с удивлением обнаружили, что высокоэластичные (ВЭ) полиуретановые (ПУ) пены можно получить из ЭО-непривитых полиэфирполиолов с помощью реакции указанного полиэфирполиола с одним или более ароматическими полиизоцианатами в присутствии одного или более катализаторов гелеобразования или вспенивания, и со вторым полиэфирполиолом с высокой долей ЭО.
Способ по данному изобретению дает полиуретановою пену с эластичностью по меньшей мере 50%, предпочтительно по меньшей мере 54%. Эластичность предполагает меру эластичности поверхности пены и может относится к комфорту или «тактильным ощущениям». Эластичность, как правило, измеряют путем бросания ~16 г стального шарика на пену и определения, как высоко мячик отскакивает, это испытание, как правило, именуется «испытанием на эластичность по отскоку шарика». Как правило, для полиуретановых пен эластичность варьируется в диапазоне от около 30% до 70%. Существуют дополнительные пути измерения комфортных свойств пены, например, соотношение твердости пены при 65% сжатии и твердости пены при 25% сжатии, такое соотношение иногда именуется «индексом твердости» или «индексом комфорта», и чем выше соотношение, тем лучшие комфортные свойства. В случае подушек для мебели это подразумевает, что, когда человек садится на пену, то сначала поверхность пены мягкая, но, когда человек садится всем своим весом на подушку, пена способна выдерживать нагрузку. Как правило, значения отскока шарика прямо пропорциональны индексу твердости и, поскольку испытание на эластичность по отскоку шарика легко проводить, оно широко используется в качестве способа измерения комфортных свойств пены. Более высокая эластичность пен, таким образом, часто значит, что пена при использовании, например, в подушках, обеспечивает улучшенные комфортные условия.
Первый полиэфиополиол содержит полиэфирные цепи, имеющие долю этиленоксида (ЭО) не более чем 20%, предпочтительно не более чем 15%. Предпочтительно, первый полиэфиополиол содержит полиэфирные цепи, имеющие долю этиленоксида по меньшей мере 3%, предпочтительнее по меньшей мере 5%. Первый полиэфиополиол не является ЭО-привитым полиэфирполиолом. Другими словами содержание ЭО не представлено исключительно на концах полиэфирных цепей. Как правило, доля этиленоксида, находящегося в полиэфирной цепи первого полиэфирполиола, распределена по всей полиэфирной цепи. Это отображено в том факте, что первый полиэфирполиол имеет долу первичных гидроксильных групп не более чем 20%.
Предпочтительно, остаток доли алкиленоксидов в полиэфирной цепи первого полиэфирполиола получен из пропилен- и/или бутиленоксида. Предпочтительнее, остаток доли алкиленоксидов в полиэфирной цепи первого полиэфирполиола получен из пропиленоксида. Таким образом, полиэфирные цепи первого полиэфирполиола предпочтительно содержат долю пропиленоксида по меньшей мере 80%, предпочтительнее по меньшей мере 85%.
Первый полиэфирполиол, соответственно, основан на гидроксилсодержащем начальном соединении, например, одном или более многоатомных спиртов, содержащих в диапазоне от 2 до 8 гидроксильных групп. Могут применяться полиэфирполиолы, основанные на смеси таких гидроксилсодержащих начальных соединений. Примеры подходящих многоатомных спиртов включают двухатомные спирты, глицерин, пентаэритритол, триметилолпропан, триэтаноламин, сорбитол и маннитол. Предпочтительно, первый полиэфирполиол основан на начальном соединении, выбранном из глицерина или смеси пропиленгликоля (СПГ) и глицерина.
Термин «функциональность» относится к среднему количеству реакционных центров на молекулу многоатомных спиртов. Хорошо известно, что полипропиленоксид образует некоторое количество монофункциональных примесей при своей полимеризации. В результате, действительная средняя функциональность полиэфирполиолов оказывается несколько ниже, чем номинальная функциональность. Для целей изобретения, все функциональности являются номинальными, что означает, что функциональность полиола рассматривается, как равная той, что и у его начального соединения.
Первый полиэфирполиол имеет номинальную функциональность по меньшей мере 2,5, предпочтительно по меньшей мере 2,6, предпочтительнее по меньшей мере 2,7. Функциональность первого полиэфирполиола не более 3,5, предпочтительно не более 3,3, предпочтительнее не более 3,1, предпочтительнее не более 3,0.
Термин «гидроксильное число» используется в данном тексте касательно миллиграммов гидроксида калия, эквивалентного доле гидроксильных групп на один грамм полиола, определенных традиционным способом титрования. Первый полиэфирполиол, использованный в способе по данному изобретению, предпочтительно имеет гидроксильное число по меньшей мере 40. Предпочтительно, гидроксильное число по меньшей мере 45. Предпочтительно, гидроксильное число не более 60, предпочтительнее не более 56.
Номинальный молекулярный вес первого полиэфирполиола предпочтительно по меньшей мере 2700 и не более 4700.
Первый полиэфирполиол приготовляют любым подходящим способом, известным в данной области техники, например, с помощью процесса, катализированного КОН. В предпочтительном варианте реализации изобретения, первый полиэфирполиол получают полимеризацией с открытием цикла алкиленоксида в гидроксилсодержащий начальный материал, в присутствии комбинированного металлического цианидного комплексного катализатора.
Комбинированный металлический цианидный комплексный катализатор часто также называют двойным металлцианидным (ДМЦ) катализатором. Комбинированный металлический цианидный комплексный катализатор, как правило, представлен следующей формулой (1):
(1) M1a[M2b(CN)c]d.e(M1fXg).h(H20).i(R)
где каждый из M1 и M2 представляет собой металл, Х представляет собой атом галогена, R представляет собой органический лиганд, и каждый из a, b, c, d, e, f, g, h и i представляет собой число, варьирующееся в зависимости от координационного числа металла, количества координированных органических лигандов и т.п.
В выше приведенной формуле (1), M1 представляет собой, предпочтительно, металл, выбранный из Zn(II) или Fe(II). В выше приведенной формуле, M2 представляет собой, предпочтительно, металл, выбранный из Co(III) или Fe(III). Однако, также могут быть выбраны другие металлы и степени окисления, как известно в данной области техники.
В выше приведенной формуле (1), R представляет собой органический лиганд и, предпочтительно, одно соединение, выбранное из группы, содержащей многоатомный спирт, простой эфир, кетон, сложный эфир, амин или амид. В качестве такого органического лиганда может использоваться водорастворимый лиганд. Например, одно или более соединений, выбранных из трет-бутилового спирта, н-бутилового спирта, изобутилового спирта, трет-амилового спирта, изоамилового спирта, N, N-диметилацетамида, глима (диметилового эфира этиленгликоля), диглима (диметилового эфира диэтиленгликоля), триглима (диметилового эфира триэтиленгликоля), моно-трет-бутилового эфира этиленгликоля, изопропилового спирта и диоксана, используются в качестве органического лиганда(ов). Диоксан представлен 1,4-диоксаном или 1,3-диоксаном и, предпочтительно, является 1,4-диоксаном. Предпочтительнее, органический лиганд или один из органических лигандов комбинированного металлического цианидного комплексного катализатора представляет собой трет-бутиловый спирт. Дополнительно, в качестве спиртового органического лиганда, используется полиол, предпочтительно полиэфирполиол. Предпочтительнее, полипропиленгликоль, имеющий среднечисловой молекулярный вес в диапазоне от 500 до 2500 Дальтон, предпочтительно от 800 до 2200 Дальтон, используется как органический лиганд или один из органических лигандов. Наиболее предпочтительно, чтобы такой полипропиленгликоль использовался в комбинации с трет-бутиловым спиртом в качестве органических лигандов.
Комбинированный металлический цианидный комплексный катализатор получают известными способами производства.
При ДМЦ-катализированном получении полиэфирполиолов, комбинированный металлический цианидный комплексный катализатор не полностью удаляется из продукта. Первый полиэфирполиол, таким образом, содержит остатки комбинированного металлического цианидного комплексного катализатора, в случае его получения полимеризацией с открытием цикла алкиленоксида(ов) в гидроксилсодержащий начальный материал, в присутствии комбинированного металлического цианидного комплексного катализатора.
Второй полиэфирполиол содержит полиэфирные цепи с долей этиленоксида по меньшей мере 50%. Предпочтительно, второй полиэфирполиол содержит полиэфирные цепи с долей этиленоксида по меньшей мере 65%, предпочтительнее по меньшей мере 70%.
Предпочтительно, остаток доли алкиленоксидов в полиэфирной цепи второго полиэфирполиола получен из пропилен- и/или бутиленоксида. Предпочтительнее, остаток доли алкиленоксидов в полиэфирной цепи второго полиэфирполиола получен из пропиленоксида. Таким образом, полиэфирные цепи второго полиэфирполиола предпочтительно содержат долю пропиленоксида не более чем 50%, предпочтительнее не более чем 35%, даже предпочтительнее не более чем 30%.
Распределение доли ЭО по полиэфирным цепям второго полиэфирполиола не является ключевым в данном изобретении. Предпочтительно, доля первичных гидроксильных групп во втором полиэфирполиоле не более чем 20%.
Второй полиэфирполиол, соответственно, основан на гидроксилсодержащем начальном соединении, например, одном или более многоатомных спиртов, содержащих в диапазоне от 2 до 8 гидроксильных групп. Полиэфирполиолы, основанные на смеси таких гидроксилсодержащих начальных соединений, применяются в качестве второго полиэфирполиола. Примеры подходящих многоатомных спиртов включают двухатомные спирты, глицерин, пентаэритритол, триметилолпропан, триэтаноламин, сорбитол и маннитол. Предпочтительно, второй полиэфирполиол основан на начальном соединении, выбранном из глицерина или смеси пропиленгликоля (СПГ) и глицерина.
Второй полиэфирполиол, предпочтительно, имеет функциональность по меньшей мере 1,5, предпочтительно по меньшей мере 2, предпочтительнее по меньшей мере 2,5. Функциональность второго полиэфирполиола не более 4,5, предпочтительно не более 4, предпочтительнее не более 3,5.
Второй полиэфирполиол, использованный в способе по данному изобретению, предпочтительно имеет гидроксильное число по меньшей мере 28. Предпочтительно, гидроксильное число не более 48.
Номинальный молекулярный вес второго полиэфирполиола предпочтительно по меньшей мере 2500, предпочтительнее по меньшей мере 3000. Номинальный молекулярный вес второго полиэфирполиола предпочтительно не более 6500, предпочтительнее не более 5000.
Второй полиэфирполиол получают любым подходящим способом, известным в данной области техники, например, полимеризацией с открытием цикла алкиленоксида в гидроксилсодержащий начальный материал, в присутствии комбинированного металлического цианидного комплексного катализатора или КОН катализатора.
Массовое процентное соотношение первого полиэфирполиола ко второму полиэфирполиолу предпочтительно по меньшей мере 5:1, предпочтительнее по меньшей мере 8:1, даже предпочтительнее по меньшей мере 10:1. Массовое процентное соотношение первого полиэфирполиола ко второму полиэфирполиолу предпочтительно не более 50:1, предпочтительнее по меньшей мере 33:1.
Ароматические полиизоцианаты содержат, например, толуилендиизоцианат (ТДИ), дифенилметандиизоцианат (МДИ) или полиметиленполифенилизоцианат.
Один или более алифатических полиизоцианатов, таких как, например, гексаметилендиизоцианат, ксилилендиизоцианат, дициклогексилметан диизоцианат, лизин диизоцианат или тетраметилксилилендиизоцианат, алициклические полиизоцианаты, такие как изофорондиизоцианат, или модифицированный продукт из них также могут присутствовать.
В варианте реализации изобретения, ароматический полиизоцианат содержит или состоит из 80% мас. 2,4-толуилендиизоцианата и 20% мас. 2,6-толуилендиизоцианата, чья смесь известна как «TDI-80».
В аспектах данного изобретения, молярное отношение изоцианатных (NCO) групп в полиизоцианате к гидроксильным (OH) группам в полиэфирполиоле и любых видах воды, соответственно, составляет не более 1/1, что соответствует индексу ТДИ 100. В варианте реализации изобретения, индекс ТДИ не более 90. Необязательно, индекс ТДИ составляет не более 85.
Индекс ТДИ, соответственно, составляет по меньшей мере 70, в частности по меньшей мере 75.
Пенообразующая реакционная смесь может содержать количество ароматических полиизоцианатов для достижения индекса ТДИ. В варианте реализации изобретения, ароматический полиизоцианат представляет собой единственный изоцианат в пенообразующей реакционной смеси.
Пенообразователь, используемый для приготовления полиуретановой пены по данному изобретению, может содержать воду для дополнительной эффективности. Использование воды в качестве (химического) пенообразователя хорошо известно. Вода реагирует с изоцианатными группами по хорошо известной реакции NCO/H2O, выделяя при этом диоксид углерода, который приводит к появлению вспенивания.
Однако, другие подходящие вспениватели, такие как, например, ацетон, газообразный или жидкий диоксид углерода, галогензамещенные углеводороды, алифатические алканы и алициклические алканы используются дополнительно или как альтернативный вариант.
Из-за эффекта озоноистощения полностью хлорированных, фторированных алканов (ХФУов) использование этого типа пенообразователей, как правило, не предпочтительно, хотя возможно их использовать в границах данного изобретения. Галогенированные алканы, где по меньшей мере один атом водорода не замещен атомом галогена (так называемые НХФУы), не имеют вообще или имеют незначительный озоноистощающий эффект и, поэтому, являются предпочтительными галогенизированными углеводородами для использования в пенах физического вспенивания. Один подходящий НХФУ тип вспенивателя представляет собой 1-хлор-1,1-дифторэтан.
Понятно, что выше приведенные вспениватели используются самостоятельно или в смеси двух, или более. Количества используемых вспенивателей находятся в диапазонах, традиционно применимых, т.е.: в диапазоне от 0,1 до 10 на сто весовых частей полиольного компонента (pphp), конкретно в диапазоне от 0,1 до 5 pphp, конкретнее в диапазоне от 0,5 до 3 pphp в случае использования воды; и между около 0,1 и 50 pphp, конкретно в диапазоне от 0,1 до 20 pphp, конкретнее в диапазоне от 0,5 до 10 pphp в случае использования галогензамещенных углеводородов, алифатических алканов и алициклических алканов.
Дополнительно, другие компоненты присутствуют во время процесса получения полиуретана по данному изобретению, такие как поверхностно-активные вещества и/или сшивающие агенты.
Использование стабилизаторов пены (поверхностно-активных веществ) хорошо известно. Кремнеорганические поверхностно-активные вещества представляют собой наиболее традиционно применимые стабилизаторы пены в производстве полиуретана. Коммерчески доступен богатый ассортимент таких кремнеорганических поверхностно-активных веществ. Как правило, такие стабилизаторы пены используются в количестве от 0,01 до 5,0 весовых частей на сто весовых частей полиольного компонента (pphp). Предпочтительное количество стабилизаторов находится в диапазоне от 0,25 до 1,0 pphp.
Использование сшивающих агентов в производстве полиуретановых пен также хорошо известно. Известно, что многофункциональные алканоламины пригодны для этой цели. Многофункциональный алканоламин, который наиболее часто используется и пригодный для получения данных эластичных полиуретановых пен, представляет собой диэтеноламин, часто с сокращенным названием ДЕОА. В случае использования сшивающие агенты применяются в количествах до 2 весовых частей на сто весовых частей полиольного компонента (pphp), но количества в диапазоне от 0,01 до 0,05 pphp наиболее подходящие в применении.
Дополнительно, другие хорошо известные вспомогательные добавки, такие как наполнители или антипирены могут также формировать часть пенообразующей реакционной смеси.
Соответственно, антипирены присутствуют в «их оптимальном количестве», т.е. общая доля антипирена, достаточная для придания огнестойкости полиуретановым пенам, достаточной для удовлетворения стандарта на огнестойкость, например, BS 5852, Part 2, Crib 5 или Cal 117 SectionA - Part 1.
Общая доля антипирена соответственно находится в диапазоне от 10 до сотен весовых частей на сто весовых частей полиольного компонента (pphp), конкретно между около 20 и около 80 pphp.
В варианте реализации изобретения, меламин или производное меламина используется в качестве основного антипирена. Соответственно, меламин может использоваться вместе со вспомогательным антипиреном, например, галогенсодержащим фосфатом.
Меламин, пригодный для данного изобретения, используется, соответственно, в количестве между около 5 и около 50 весовых частей на сто весовых частей полиольного компонента (pphp), предпочтительно между около 20 и около 50 pphp в уретанообразующей реакционной смеси.
Меламин и/или его производные используются в любой желаемой форме, включая твердую или жидкую форму, молотую (например, в шаровой мельнице) или немолотую, по желанию для любого конкретного применения.
Вспомогательный антипирен, такой как галогенсодержащий фосфат, соответственно используется в количестве между около 10 и около 30 pphp, предпочтительно между около 15 и около 25 pphp. Пример подходящего галогенсодержащего фосфатного антипирена представляет собой три(моно-хлорпропил)фосфат (ТМХП), коммерчески доступный, например, под названием Antiblaze (RTM).
Реакция получения полиуретановой пены проводится в присутствии одного или более катализаторов гелеобразования или вспенивания.
Полиуретановый катализатор известен в данной области техники и включает много разных соединений и их смесей. Амины и металл-органические соединения, как правило, считаются наиболее пригодными. Подходящие металл-органические катализаторы включают катализаторы на основе олова, свинца или титана, предпочтительно катализаторы на основе олова, такие как соли олова и диалкильные соли олова карбоновых кислот. Конкретными примерами являются октаноат олова, олеат олова, олова дибутил дилаурат, олова дибутил ацетат и олова дибутил диацетат. Подходящими аминными катализаторами являются третичные амины, такие как, например, бис(2,2'-диметиламино)этиловий эфир, триметиламин, триэтиламин, триэтилендиамин и диметиленэтаноламин (ДМЭА). Примерами коммерчески доступных третичных аминных катализаторов являются те, которые продаются под торговыми наименованиями NIAX, TEGOAMIN и DABCO (все торговые марки). Как правило, катализатор используется в количестве от 0,01 до 2,0 весовых частей на сто весовых частей полиэфирполиола (pphp). Предпочтительное количество катализатора находися в диапазоне от 0,05 до 1,0 pphp.
Как правило, способ или использование данного изобретения включает объединение полиольного компонента, пенообразующей реакционной смеси и одного или более катализаторов любым подходящим образом для получения полиуретановой пены.
В варианте реализации изобретения, способ включает перемешивание полиольного компонента, пенообразующей реакционной смеси (за исключением полиизоцианата) и одного или более катализаторов вместе в течении по меньшей мере одной минуты; и введение полиизоцианата при перемешивании.
В варианте реализации изобретения, полное время подъема пены (ПВП, измеренное как время от начала введения/смешивания ароматического изоцианата до конца подъема пены) не более чем 360 с, конкретно не более чем 250 с, в частности не более чем 240 с.
В варианте реализации изобретения, способ включает формирование пены в профилированное изделие до того, как она полностью отвердеет. Соответственно, формирование пены может включать распределение полиольного компонента, пенообразующей реакционной смеси и одного или более катализаторов в форму до полного завершения гелеобразования.
В описании и формуле данного изобретения слова «включает» и «содержит» и варианты слов, например, «включающий» и «содержит», означает «включающий, но не ограниченный до чего-либо», и не исключает другие фрагменты, добавки, компоненты, целые процессы и стадии. Более того, единичное охватывает множественное, если контекст не требует другого; конкретно, если используется неопределенный пункт, в описании изобретения подразумевается и единичное, и множественное число, если контекст не требует другого.
Предпочтительные признаки каждого аспекта изобретения могут быть такими, как описано в связи с любыми другими аспектами. Другие признаки изобретения станут очевидными из следующих примеров. В общем, изобретение распространяется на любое новое изобретение или любую новую комбинацию признаков, описанных в данном описании изобретения (включая любые прилагаемые формулы изобретения и графические материалы). Таким образом, признаки, целые процессы, характеристики, соединения, химические фрагменты или группы, описанные в соответствии с определенным аспектом, вариантом реализации или примером изобретение подразумевают, что они применимы к любому другому аспекту, варианту реализации или примеру, описанному в данном тексте, только если они не несовместимы. Более того, если не утверждается обратного, любой признак, описанный в данном тексте, может быть заменен альтернативным признаком, служащим той же или подобной цели.
Если оценены верхние и нижние пределы свойства, тогда диапазон значений, определенный комбинацией любых верхних пределов с любыми нижними пределами также подразумевается.
В данном описании изобретения, ссылки на свойства компонента - если не утверждается обратного - являются для свойств, измеренных при условиях внешней среды, т.е. при атмосферном давлении и при температуре около 23°C.
Данное изобретение дополнительно будет описано следующими, не ограничивающими примерами.
Примеры
Примеры от 1 до 4 были проведены, как изложено в Таблицах 1 и 2. CaradolSC48-08 представляет собой ЭО/ПО-полиол с гидроксильным числом 48, долей ЭО 10,5%, PHC 10% и номинальной функциональностью 3. CaradolSP30-15 представляет собой ЭО/ПО-полиол, также содержащий 15% стиролакрилонитрильного (САН) полимера. Полиол имеет гидроксильное число 30 и долю ЭО около 15%, и номинальную функциональность 3. Полиол 2 имеет долю ЭО 75%, молекулярный вес 4600, гидроксильное число 35 и номинальную функциональность 3. Доля первичных гидроксильных групп в нем составляет 90%.
Эти полиолы использовались для получения полиуретановых пен, согласно стандартным процессам, как изложено в Таблицах 1 и 2.
Примеры 1 и 2 проводились с использованием 60 литровых емкостей.
Таблица 1 - Примеры 1 и 2
| Сравнительный пример 1 |
пример 2 | ||
| Caradol SP30-15 | м.д. | 100 | 0 |
| Caradol SC48-08 | м.д. | 0 | 95 |
| Полиол 2 | м.д. | 0 | 5 |
| Общая доля воды | м.ч. | 2,4 | 2,7 |
| мочевина | м.ч. | 0,2 | 0 |
| Ortegol 204 | м.ч. | 1,4 | 0 |
| ДЭОА | м.ч. | 0,8 | 0 |
| Аминный катализатор | м.ч. | 0,05 | 0,16 |
| Оловянный катализатор | м.ч. | 0,15 | 0,2 |
| Кремнийсодержащее соединение | м.ч. | 0,3 | 0,4 |
| Индекс ТДИ | 102 | 107 | |
| Полное время поднятия пены | с | 141 | 133 |
| Плотность пены | Кг/м3 | 33,3 | 32,8 |
| Эластичность | % | 57 | 55 |
| Пористость (до разрушения пены) | Л/мин | 14 | 130 |
| Пористость (после разрушения) | Л/мин | 139 | 132 |
| Твердость CLD @ 40% | кПа | 2,8 | 3,0 |
| Остаточная деформация в сухом состоянии @ 75% | % | 4,7 | 3,0 |
| Остаточная деформация во влажном состоянии @ 75% | % | 6,2 | 3,8 |
Твердость (CLD 40%) пены из Примера 2 была немного выше, чем пены из Сравнительного Примера 1, которая представляла собой типичный состав, для ВЭ полиуретановой пены, содержащий 15% САН твердого ВЭ полиола.
Дополнительно, пена из Примера 2 до разрушения пены имела большую открытую пористость, чем пена из Сравнительного Примера 1, что является желательным с точки зрения потребителя.
Примеры 3 и 4 проводились с использованием 600 литровых емкостей.
Таблица 2 - Примеры 3 и 4
| Сравнительный пример 3 |
пример 4 | ||
| Caradol SP30-15 | м.д. | 100 | 0 |
| CaradolSC48-08 | м.д. | 0 | 95 |
| Полиол 2 | м.д. | 0 | 5 |
| Общая доля воды | м.ч. | 2,4 | 2,7 |
| мочевина | м.ч. | 0,2 | 0 |
| Ortegol 204 | м.ч. | 1,4 | 0 |
| ДЭОА | м.ч. | 0,8 | 0 |
| Аминный катализатор | м.ч. | 0,05 | 0,16 |
| Оловянный катализатор | м.ч. | 0,18 | 0,2 |
| Кремнийсодержащее соединение | м.ч. | 0,3 | 0,4 |
| Индекс ТДИ | 102 | 107 | |
| Полное время поднятия пены | с | 120 | 125 |
| Плотность | Кг/м3 | 33,9 | 34,5 |
| Эластичность | % | 60 | 61 |
| Пористость (до разрушения пены) | Л/мин | 23 | 54 |
| Пористость (после разрушения пены) | Л/мин | 120 | 55 |
| Твердость CLD @ 40% | кПа | 2,1 | 3,5 |
| Остаточная деформация в сухом состоянии @ 75% | % | 5,3 | 4 |
| Остаточная деформация во влажном состоянии @ 75% | % | 11,7 | 5,4 |
Эти Примеры также показывают, что пористость пены из Примера 4 была немного выше, чем пены из Сравнительного Примера 3, которая представляла собой типичный состав, для ВЭ полиуретановой пены, содержащий 15% САН твердого ВЭ полиола.
Дополнительно, пена из Примера 4 имела улучшенную твердость, чем пена из Сравнительного Примера 3.
Обе группы Примеров демонстрируют улучшенные остаточные деформации в сухом и во влажном состоянии для примеров по данному изобретению.
1. Способ получения полиуретановой пены, имеющей эластичность по меньшей мере 50%, включающий реакцию: (i) первого полиэфирполиола, имеющего полиэфирные цепи, содержащие долю этиленоксида не более 20%, где остаток доли алкиленоксида в полиэфирной цепи получен из пропилен- и/или бутиленоксида, и имеющий долю первичных гидроксильных групп не более чем 20%, гидроксильное число по меньшей мере 40, и номинальную функциональность, которая составляет, по меньшей, мере от 2,5 и не более 3,0; (ii) второго полиэфирполиола, имеющего полиэфирные цепи, содержащие долю этиленоксида по меньшей мере 50%, где остаток доли алкиленоксидов в полиэфирной цепи получен из пропилен- и/или бутиленоксида; и (iii) одного или более ароматических полиизоцианатов в присутствии одного или более катализаторов гелеобразования и/или вспенивания.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый полиэфирполиол содержит долю пропиленоксида по меньшей мере 80%.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что первый полиэфирполиол получают полимеризацией с открытием цикла алкиленоксида в гидроксилсодержащий начальный материал, в присутствии комбинированного металлического цианидного комплексного катализатора.
4. Способ по любому одному из пп.1-3, отличающийся тем, что второй полиэфирполиол содержит долю пропиленоксида по меньшей мере 65%.
5. Способ по любому одному из пп.1-4, отличающийся тем, что доля первичных гидроксильных групп во втором полиэфирполиоле не менее чем 20%.
6. Способ по любому одному из пп.1-5, отличающийся тем, что остаток доли алкиленоксидов в полиэфирной цепи второго полиэфирполиола получен из пропиленоксида.
7. Способ по любому одному из пп.1-6, отличающийся тем, что массовое процентное отношение первого полиэфирполиола ко второму полиэфирполиолу составляет по меньшей мере 18:1.
8. Пена, получаемая способом по любому предшествующему пункту.
